WO2013144095A1 - Use of uv-radiation-hardenable polyurethane resins for producing solar laminates - Google Patents

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WO2013144095A1
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solar
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Bernd Rothe
Jens GESCHKE
Dirk Achten
Helmut Kuczewski
Wolfgang Fischer
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Definitions

  • UV-radiation-curable polyurethane resins for the production of solar laminates
  • the present invention relates to the use of a radiation-curable resin composition for the production of solar laminates, to a process for producing a solar laminate by means of the resin composition according to the invention and to a solar laminate which can be produced by this process.
  • Solar cells or photovoltaic systems are semiconductors used to convert light into electricity. These are described below generally as solar cells.
  • solar cells generate a potential difference between opposite ends of the solar cell under light irradiation, which is a result of an electron flow generated by the light irradiation. The magnitude of the potential depends on the intensity of the light striking the solar cell.
  • Solar cells may be fabricated from a variety of semiconductor materials, such as single crystal or polycrystalline silicon or as thin film cells of amorphous or semi-crystalline silicon, gallium arsenide, copper indium diselinide, cadmium telluride, copper indium gallium diselenide, or mixtures thereof.
  • a wafer is a thin layer of semiconducting material which is cut by a sawing process from a single crystal or polycrystalline cylinder.
  • thin-film solar cells are based on deposited layers of a semiconductor material on a substrate, wherein the deposition is produced, for example, by sputtering, PVD (physical vapor deposition), CVD (chemical vapor deposition) or similar techniques.
  • both wafer-based and thin-film based solar cells are mechanically sensitive and therefore, when used as solar cells, are combined with a carrier layer.
  • This backing layer which may be of mechanical stiffening (e.g., protection against bending or hitting), may be a rigid material, such as a glass plate, or a flexible material, such as a metallic film or layers of suitable material
  • Plastic material such as polyamide films.
  • a solar cell module or a photovoltaic module (hereinafter referred to as a solar cell module) comprises a single solar cell or a planar array of interconnected solar cells on a carrier layer.
  • Solar cell modules are typical encapsulated to protect the individual cells from the effects of interference.
  • the mechanical reinforcement layer of a solar cell module may be formed, for example, as a transparent cover layer.
  • series of solar cell modules are interconnected to form so-called solar arrays.
  • a plurality of solar cell modules are connected to each other in such a way that suitable voltages are generated in order to supply electrical installations with the required voltage.
  • solar cell modules are manufactured by electrically interconnecting the individual solar cells with one another and laminating the cells thus connected between a cover layer and a substrate.
  • the lamination is carried out in such a way that not only a sufficient mechanical stability for the solar cell modules is ensured, but they are also protected from environmental influences such as wind, snow, rain, pollution and the like.
  • Waver-based solar cell modules are typically made with a transparent cover layer, which is usually fixed by means of an adhesive layer. Consequently, the light penetrates both the top layer and the adhesive layer before it hits the semiconductor surface of the wafer.
  • the backside mechanical protective layer is likewise secured to the back of the back with one or more layers of encapsulant material.
  • the prior art discloses a large number of different encapsulation materials for solar cell modules.
  • ethylene-vinyl acetate copolymers (EVA), Tedlar® from Dupont and thermoplastic polyurethane films and UV-curable urethanes are used.
  • the encapsulants are typically used as a film to laminate the aforementioned components of the solar cells together.
  • the aforementioned materials and procedures are known for example from US 4,331,494.
  • Acrylate-based polymers for producing weather-resistant layers are also previously known, as described, for example, in US Pat. No. 4,374,995.
  • solar cell modules by applying and curing acrylate-based prepolymers. This is described for example in US 4,549,033.
  • US Pat. No. 6,320,116 and EP 0 406 814 A1 disclose further encapsulation systems for solar cells or photovoltaic systems.
  • WO 2009/007786 A2 describes a laminating adhesive which comprises a siloxane-based prepolymer.
  • a silicone resin film is formed, with which the semiconductor material and the cover layers are joined together.
  • a similar material is known from WO 2005/006451 AI.
  • an encapsulation material for solar cells is described which comprises a liquid diorganopolysiloxane having at least two silicon alkenyl groups per molecule. This prepolymer is applied to the components of the solar cell to be joined together and cured thermally or by infrared radiation.
  • the aforementioned procedure involves various disadvantages.
  • the above-mentioned films used for the production of laminates for solar modules made of ethylene vinyl acetate are first inserted between the layers to be bonded. Subsequently, this layer structure is heated under vacuum to about 140 ° C for up to forty minutes in order to achieve a sufficient joint strength.
  • the EVA film melts and fixes the laminate after cooling.
  • this vacuum-based process is expensive and, moreover, heating of the solar cell modules to 140 ° C. represents a burden for the semiconductor components, which can adversely affect the durability and efficiency of the solar cells.
  • Siloxane-containing adhesives are comparatively expensive and do not have sufficient adhesion on all substrates.
  • No. 8,034,455 B2 describes the use of UV-curable compositions which can be used for coating solar modules. From US 8,034,455 B2 there is no indication as to whether and how UV-curable compositions can be used for bonding solar modules, so that sufficient adhesion between individual layers is achieved even in shadow areas.
  • the object of the present invention was to provide a resin composition which is suitable for the production of solar laminates in easily executable, continuous processes, wherein the resin composition for good adhesion in all areas between the individual layers the solar laminates leads.
  • a radiation-curable resin composition comprising at least one radiation-curing group selected from the group consisting of vinyl, propenyl, allyl, vinyl ether, maleinyl, fumaryl, maleimide, dicyclopentadienyl , Acrylamide and (meth) acrylate groups, (component A) and at least one polyol (component B) for the production of solar laminates solved.
  • (Meth) acrylate in the context of this invention refers to corresponding acrylate or methacrylate functions or to a mixture of both.
  • the indefinite article “one”, “one” is not to be understood as numerical limitation but as “at least one” or “at least one”, unless this is explicitly excluded.
  • Radiation-curing groups in the context of the present invention are functional groups which react under the action of actinic radiation by polymerization.
  • Actinic radiation is understood as meaning electromagnetic, ionizing radiation, in particular electron beams, UV rays and visible light (Roche Lexikon Medizin, 4th edition, Urban & Fischer Verlag, Kunststoff 1999).
  • vinyl, propenyl, allyl, vinyl ether, maleinyl, fumaryl, maleinimide, dicyclopentadienyl, acrylamide and (aryl) groups react under the action of actinic radiation with ethylenically unsaturated compounds under polymerization (radiation-curing groups).
  • Meth) acrylate groups these being preferably vinyl ether and / or (meth) acrylate groups, more preferably (meth) acrylate groups.
  • the use of a radiation-curable resin composition of the aforementioned type can eliminate heating during the lamination step, which considerably simplifies the joining of the different components.
  • the compositions used in the invention can be processed, for example, at room temperature, which not only saves thermal energy, but also eliminates the burden of the solar cell modules during production by vigorous heating.
  • the resin composition used according to the invention can be cured, for example, by the action of actinic radiation, if necessary also by thermal activation.
  • a corresponding initiator of the composition is added as component E), which in the desired method is capable of initiating a polymerization, in particular of the double bonds of components C) and / or D).
  • the substances and quantities required for this purpose are known to the person skilled in the art. If high-energy radiation such as electron radiation is to be used, no initiator usually has to be added.
  • the present invention also relates to the use of a radiation curable resin composition
  • a radiation curable resin composition comprising at least one isocyanate functional compound having at least one radiation curing group selected from the group consisting of vinyl, propenyl, allyl, vinyl ether, maleyl, fumaryl , Maleimide, dicyclopentadienyl, acrylamide and (meth) acrylate groups, (component A), at least one polyol (component B), at least one unsaturated urethane acrylate which does not carry isocyanate groups, (component C), and at least one (Meth) acrylate component (component D) for the production of solar laminates.
  • the present invention therefore also relates to the use of a radiation-curable resin composition
  • a radiation-curable resin composition comprising at least one isocyanate-functional compound which comprises at least one radiation-curing group selected from the group consisting of vinyl, propenyl, allyl, vinyl ether, maleyl, Having fumaryl, maleimide, dicyclopentadienyl, acrylamide and (meth) acrylate groups (component A),
  • At least one initiator (component E) for the production of solar laminates At least one initiator (component E) for the production of solar laminates.
  • the resin composition used in the invention is free of solvents having a boiling point ⁇ 150 ° C, in particular ⁇ 200 ° C. This is understood to mean that at best traces of such substances are contained, for example at most 0.5% by weight, based on the resin composition, in particular not more than 0.1% by weight.
  • the isocyanate-functional compounds which can be used in accordance with the invention are composed, for example, of polyisocyanates, some of the NCO groups originally present having hydroxy-functional compounds, the functional groups selected from the group consisting of vinyl, propenyl, allyl, vinyl ether, maleinyl and fumaryl compounds.
  • Maleimide, dicyclopentadienyl, acrylamide and (meth) acrylate groups to give the isocyanate-functional compound vinyl, propenyl, allyl, vinyl ether, maleyl, fumaryl, maleimide, dicyclopentadienyl, Acrylamide and / or (meth) acrylate groups and isocyanate groups.
  • the polyisocyanates used are typically aromatic, aliphatic and cycloaliphatic polyisocyanates having a number average molecular weight of less than 800 g / mol.
  • TDI 2,4- / 2,6-toluene diisocyanate
  • MDI methylene diphenyl diisocyanate
  • TIN triisocyanatononane
  • NDI nap
  • MCI 3-isocyanatomethyl-1-methyl-1-isocyanatocyclohexane
  • TMXDI 1,3-diisooctylcyan
  • Preferred starting materials for the preparation of the isocyanate-functional compounds are hexamethylene diisocyanate (HDI), isophorone diisocyanate (IPDI) and / or 4,4'-diisocyanatodicyclohexylmethane.
  • polyisocyanates are reaction products of the abovementioned isocyanates with themselves or with one another to uretdiones, or isocyanurates.
  • examples include Desmodur® N3300, Desmodur® N3400 or Desmodur® N3600 (all Bayer MaterialScience, Leverkusen, DE).
  • derivatives of isocyanates such as allophanates or biurets. Examples include Desmodur® N100, Desmodur® N75MPA / BA or Desmodur® VPLS2102 (all Bayer MaterialScience, Leverkusen, DE).
  • hydroxyl group-containing compounds having radiation-curing groups examples include 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, polyethylene oxide mono (meth) acrylate (eg PEA6 / PEM6, Laporte Performance Chemicals Ltd., UK), polypropylene oxide mono (meth) acrylate (eg PPA6, PPM5S Laporte Performance Chemicals Ltd., UK), polyalkyleneoxide mono (meth) acrylate (eg PEM63P, Laporte Performance Chemicals Ltd., UK), poly (8-caprolactone) mono (meth) acrylates such as Tone Ml 00® (Dow, Schwalbach, DE), 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl (meth) acrylate, hydroxybutyl vinyl ether, 3-hydroxy-2,2-dimethylpropyl (meth) acrylate, the hydroxy-functional mono-, di - or as far as possible higher acrylates such as Glycerol di (meth) acrylate, tri
  • Dipentaerythritol penta (meth) acrylate which are accessible by reacting polyhydric optionally alkoxylated alcohols such as trimethylolpropane, glycerol, pentaerythritol, dipentaerythritol.
  • the reaction products of double bond-containing acids with optionally double bond-containing epoxy compounds such as the reaction products of (meth) acrylic acid with glycidyl (meth) acrylate or bisphenol A diglycidyl ether, used in the urethanization become.
  • the isocyanate-functional compound having at least one radiation-curing group selected from the group consisting of vinyl ether, maleyl, fumaryl, maleimide, dicyclopentadienyl, acrylamide and (meth) acrylate groups is an isocyanate-functional urethane acrylate.
  • a urethane acrylate is understood as meaning those compounds which have at least one isocyanate group and at least one acrylate group per molecule.
  • Such systems are known per se and have the property of free-radical polymerization via an NCO / OH reaction with polyols or polyamines, as well as via the acrylate function by means of UV light or electron radiation. There are two different ones Polymerization mechanisms in these compounds will come into play compositions containing such compounds, also referred to as "dual-cure" systems.
  • the isocyanate-functional urethane acrylates which can be used according to the invention are composed, for example, of polyisocyanates, a portion of the NCO groups originally present being reacted with hydroxy-functional acrylates or methacrylates, so that the molecule carries terminal (meth) acrylate groups and isocyanate groups.
  • Suitable starting compounds for isocyanate-functional urethane acrylates are monomeric diioder triisocyanates.
  • suitable monomeric polyisocyanates include 1,5-naphthylene diisocyanate, 2,2'-, 2,4- and / or 4,4'-diphenylmethane _ 'diisocyanate (MDI), hydrogenated MDI (H12MDI), xylylene diisocyanate (XDI), tetramethylxylylene (TMXDI), 4,4'-diphenyldimethylmethane diisocyanate, 4,4'-dibenzyldiisocyanate, 1,3-phenylenediisocyanate, 1,4-phenylenediisocyanate, tolylenediisocyanate (TDI), 1-methyl-2,4-diisocyanato-cyclohexane, 1 , 6- diisocyanato-2,2,4-trimethylhexane, 1,6-
  • hydroxy-functional acrylates or methacrylates contain at least one monohydric hydroxy-functional ester of (meth) acrylic acid. Including both a free hydroxyl group-containing esters of acrylic acid or methacrylic acid with bivalent
  • Alcohols such as 2-hydroxyethyl, 2- or 3-hydroxypropyl or 2-, 3- or 4-hydroxybutyl (meth) acrylate as well as any mixtures of such compounds.
  • monohydric (meth) acryloyl-containing alcohols or reaction products consisting essentially of such alcohols, which are obtained by esterification of n-valent alcohols with (meth) acrylic acid, in which case mixtures of different alcohols can also be used as alcohols
  • n is an integer or fractional number from greater than 2 to 4, preferably 3, and wherein per mole of said alcohols of (n-0.8) to (n-1,2), preferably (n-1 ) Mol (meth) acrylic acid can be used.
  • These compounds or product mixtures include, for example, the reaction products of glycerol, trimethylolpropane and / or pentaerythritol, of low molecular weight alkoxylation products of such alcohols, such as, for example ethoxylated or propoxylated trimethylolpropane, such as the adduct of ethylene oxide with trimethylolpropane of OH number 550 or any mixtures of such at least trihydric alcohols with dihydric alcohols such as ethylene glycol or propylene glycol with (ii) (meth) acrylic acid in said molar ratio.
  • urethane acrylates which can be used according to the invention, it is likewise possible to start from a polymeric compound selected from the group consisting of polyester (meth) acrylates, polyether (meth) acrylates, polyetherester (meth) acrylates, unsaturated polyesters with allyl ether structural units and polyepoxy (meth) acrylates.
  • This polymeric compound forms the polymer backbone and is reacted with polyisocyanates to produce the urethane acrylate.
  • the isocyanate groups of the resulting urethane acrylates can then in turn be reacted with monomeric compounds each having a hydroxy function and at least one (meth) acrylate group, thereby producing terminal acrylate groups. If only a part of the isocyanate groups is reacted, isocyanate-functional urethane acrylates are obtained. When the isocyanate groups are completely reacted, an unsaturated urethane acrylate is produced.
  • the isocyanate-functional urethane acrylate has an NCO functionality of 0.8 to 6, preferably 1 to 4, more preferably 1.2 to 3, most preferably 1.5 to 2.5 and in particular 2. Dies is particularly advantageous because it allows good adhesion to a wide variety of materials such as plastics, metals and glass can be produced.
  • the double bond functionality of the isocyanate-functional urethane acrylate can vary over a wide range.
  • the double bond functionality is preferably from 0.5 to 6, preferably from 1 to 4, more preferably from 1.5 to 3.
  • the double bond functionality is defined here as the statistical average number of double bonds per molecule of the isocyanate-functional urethane acrylate.
  • the isocyanate-functional urethane acrylate has an average molecular weight of 150 to 5000, in particular from 300 to 2500.
  • the resin composition used in the invention contains at least one polyol (component B).
  • component B the resin composition used in the invention.
  • any polyol which is known in the prior art, for example for the preparation of polyurethane polymers.
  • Suitable for this purpose are in particular polyether polyols, polyester polyols, polyether polyester polyols, polycarbonate polyols, polyester carbonate polyols or polyether carbonate polyols.
  • Further examples are aliphatic alcohols and polyols having 1-6 OH groups per molecule and 2 to about 30 C atoms.
  • Suitable aliphatic polyols are, for example, ethylene glycol, 1,2-propanediol or -1,3, Butanediol-1, 4, butanediol-1, 3, butanediol-2,3, butenediol-1, 4, pentanediol-1, 5, pentene diols, hexanediol-1, 6, octanediol-1, 8, dodecanediol and higher homologs, isomers and mixtures of such compounds.
  • higher-functional alcohols such as glycerol, trimethylolpropane, pentaerythritol or sugar alcohols, such as sorbitol or glucose, and oligomeric ethers or reaction products with ethylene or propylene oxide.
  • Reaction products of low molecular weight, polyfunctional alcohols with alkylene oxides, so-called polyether polyols, are used.
  • the alkylene oxides preferably have from two to about four carbon atoms. Suitable examples are the reaction products of ethylene glycol, propylene glycol, glycerol, trimethylolethane or trimethylolpropane, pentaerythritol with ethylene oxide, propylene oxide or butylene oxide or mixtures thereof.
  • the alcohols mentioned may themselves also be "dual-functional", ie thus also have unsaturated double bonds and hydroxygrappene, wherein the double bond, for example by partial esterification with acrylic acid or reaction with di- or polyisocyanates and further reaction - as described above - with hydroxy-functional double bond carriers
  • the molecular weight (MN) of the polyols is from about 50 to 5000 g / mol (number average molecular weight, MN as determined by GPC), in particular from 150 to 2500 g /
  • Such polyols are known to the person skilled in the art and are commercially available.
  • the polyol is characterized by an OH functionality of 1 to 6, preferably 1, 5 to 5, more preferably 1, 7 to 4, particularly preferably 1, 8 to 3.5 and most preferably 2.
  • the resin composition optionally comprises an unsaturated urethane acrylate (component C).
  • component C an unsaturated urethane acrylate
  • the unsaturated urethane acrylates used according to the invention are, like the isocyanate-functional urethane acrylates, composed of a polyfunctional isocyanate, wherein in the case of the unsaturated urethane acrylates all of the isocyanate groups are reacted with a hydroxy-functional acrylate or methacrylate.
  • the same compounds which are stated above for the isocyanate-functional urethane acrylates are suitable in principle.
  • the polyfunctional isocyanates for the unsaturated urethane acrylates are selected from the aliphatic polyfunctional isocyanates. In other words, therefore, an unsaturated aliphatic urethane acrylate is preferred as component C).
  • These compounds are particularly preferred because they improve the flexibility of the composition used in the invention after curing. This is particularly important when used as a laminating adhesive for solar cells of great importance, because it shock and shock resistance is improved. In addition, the improved flexibility prevents delamination of the individual layers of the solar cell due to constantly changing temperature stress.
  • the unsaturated urethane acrylate has a proportion of OH groups.
  • the OH functionality is generally low and may be, for example, 0.01 to 1, preferably 0.05 to 0.8, more preferably 0.08 to 0.6, most preferably 0.09 to 0.5 and in particular 0.1. These OH groups are also available for reaction with NCO groups.
  • the unsaturated urethane acrylate has an average molecular weight of from 200 to 3,000, especially from 300 to 2,000.
  • the double bond functionality of the unsaturated urethane acrylate can vary over a wide range.
  • the double bond functionality is preferably 1 to 6, preferably 2 to 5, more preferably 2.5 to 4.
  • the double bond functionality is defined here as the statistical average number of double bonds per molecule of the unsaturated urethane acrylate.
  • the resin compositions used according to the invention are further distinguished by the optional presence of a (meth) acrylate component (component D).
  • This (meth) acrylate component may be selected from aliphatic and / or aromatic methacrylates.
  • Useful alkyl (meth) acrylates are, for example, linear or branched monofunctional unsaturated (meth) acrylates of non-tertiary alkyl alcohols whose alkyl groups have 4 to 14 and in particular 4 to 12 carbon atoms.
  • Examples of such lower alkyl acrylates are n-butyl, n-pentyl, n-hexyl, cyclohexyl, isoheptyl, n-nonyl, n-decyl, isohexyl, isobornyl, 2-ethyloctyl, isooctyl, 2-ethylhexyl, tetrahydrofurfuryl, ethoxyethoxyethyl, phenoxyethyl, cyclo Trimethylolpropane, 3,3,5-trimethylcyclohexyl, t-butylcyclohexyl, t-butyl acrylates and methacrylates.
  • Preferred alkyl acrylates are isooctyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, 2-ethyloctyl acrylate, n-butyl acrylate, tetrahydrofurfuryl acrylate, isobornyl acrylate,
  • the component E is selected from the group comprising UV initiators, thermally activatable initiators and redox initiators.
  • photoactivatable initiators for example, benzoin ethers may be used, such as benzoin methyl ether, benzoin isopropyl ether, substituted benzoin ethers such as anisoin methyl ether, acetophenones such as 2,2-diethoxyacetophenone, substituted acetophenones such as 2,2-diethoxyacetophenone, 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone and 1-phenyl 2-hydroxy-2-methyl-1-propanone, substituted alpha-ketols such as 2-methyl-2-hydroxypropiophenone, aromatic
  • Sulphonyl chlorides and photoactive oximes such as 1-phenyl-1, 1-propanedione-2- (0-ethoxycarbonyl) oxime.
  • Suitable thermally activatable initiators are organic peroxides, such as di-tert-butyl peroxide, benzoyl peroxide and lauryl peroxide, and also 2,2'-azobis (isobutyronitrile).
  • the amounts used of the abovementioned initiators are known to those skilled in the art and are, for example, about 0.01 to 8 wt .-%, in particular 0.5 to 5 wt .-%, preferably Ibis 3 wt .-%.
  • composition used in the invention may still contain conventional additives.
  • additives for example, fillers, stabilizers, in particular UV stabilizers, fungicides, dyes, pigments, polymerization catalysts known to the expert,
  • plasticizers and solvents into consideration.
  • a polymerization catalyst for example, known isocyanate addition catalysts can be used, such as. B triethylamine, 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane, tin dioctoate, dibutyltin dilaurate or bismuth octoate.
  • the resin composition used according to the invention it contains the components in the following amounts:
  • Component B) from 20 to 89.9% by weight, in particular from 25 to 85% by weight,
  • Component C 0 to 50 wt .-%, in particular 15 to 30 wt .-%, component D) 0 to 35 wt .-%, in particular 10 to 25 wt .-% and
  • Component E 0.1 to 8 wt .-%, in particular 0.5 to 5 wt .-%.
  • this composition is particularly preferred because it is particularly suitable for the production of solar laminates.
  • this composition combines a good adhesion to the typically used substrates, has a high long-term stability to environmental influences, is sufficiently flexible to compensate for stresses in the laminate and can also be processed easily and quickly.
  • a further preferred resin composition according to the present invention is characterized in that the components A) and B) are stored in principle separated from each other, wherein C), D) and optionally E) mixed in a premix as needed the components A) and B) are.
  • Another object of the present invention relates to a method for producing a solar laminate comprising at least one solar cell having a front side, a rear side and rear side contacts connected there.
  • a further subject matter of the present invention relates to a method for producing a solar laminate comprising at least one solar cell with a front side, a rear side and rear contacts connected thereto, a glass pane and a backsheet, the method comprising the following steps: a) applying a radiation-curable layer as defined above Resin composition on the backsheet and the glass panel of the solar module b) Curing of the coatings by actinic radiation c) contacting the front of the solar cell with the resin layer formed on the glass panel d) contacting the back of the solar cell with the resin layer formed on the backsheet e) Carrying out the rear contacts of the solar cell through the backsheet, f) introducing the layer composite thus produced in a vacuum laminator to remove trapped air and g) partial curing of the remaining isocyanate and and OH functionalities of the resin composition in the vacuum laminator under reduced atmospheric pressure, thereby effectively bonding the front and back of the solar element and encapsulating the solar cell.
  • An advantage of the method according to the invention is that no high temperatures are required for lamination. A permanent thermal load of the solar module until the completion of the lamination process is therefore not required.
  • Another object of the present invention relates to a method for producing a solar laminate comprising at least one solar cell with a front side, a back and there connected rear contacts, a glass sheet and a backsheet, the method comprising the following steps:
  • Another object of the present invention relates to a process for the preparation of a
  • a solar laminate comprising at least one solar cell having a front side, a rear side and rear contacts connected thereto, a glass pane and a backsheet, the method comprising the following steps: a) applying an adhesive to the backsheet and / or the back of the solar cell, b) contacting and bonding the back of the solar cell with the backsheet, c) applying the back contacts of the solar cell through the backsheet, d) applying a radiation curable resin composition as defined above to the front of the solar laminate obtained after step c), e) curing the resin composition by means of actinic radiation, f) optionally protecting the plan-encapsulated cell obtained according to e) with another front-side foil or glass pane in a vacuum lamination process and g) optionally protecting the plan-encapsulated cell obtained according to e) by one or more further lacquer coatings.
  • the back side of the solar cell is preferably adhesively bonded to a suitably prepared, surface-cleaned, activated, adhesion-promoted rear-side film or glass pane or another stabilizing substrate that sufficiently shields against environmental influences.
  • Common adhesives that are stable against temperature and weathering such as reactive hot-melt adhesives, heat-activatable adhesive dispersions, but also acrylate- or silicone-based PVA and PSA adhesives, are suitable adhesives.
  • the adhesive application can be done on the solar cell or on the film or the substrate.
  • the front side of the structure of the solar cell produced in this way is coated with the composition used according to the invention, this producing a plane or deliberately structured surface.
  • the coated solar cell is then treated with actinic radiation, electron radiation or heat.
  • the solar cell thus obtained can be glued to a glass pane or a transparent film, for example in a vacuum lamination oven, or provided with one or more further lacquer coatings.
  • the thus obtained encapsulated solar cell for 10-72h at
  • the resin formulation used in the invention is also used for bonding the solar cell back.
  • Advantageous compared to exclusively radically (UV) crosslinking coatings is achieved with the inventive method less shrinkage and reliable curing of the coating in shadow zones, which is particularly important for the long-term stability of the elements as in the shadow area non-cured monomeric components for migration, bubble formation and tendency Prone detachment of the coating.
  • the present invention further relates to a solar laminate which can be produced by a method according to the invention.
  • the invention also relates to a solar laminate containing a resin composition used in the invention.
  • Desmophen® C 1100 Linear aliphatic polycarbonate polyester, Bayer material
  • Desmolux® XP 2513 Unsaturated aliphatic urethane acrylate, Bayer Material
  • Irgacure® 2959 UV initiator, BASF AMEO® T adhesion promoter Evonik
  • the first component comprises the following components:
  • Irgacure® 2959 is first dissolved in isobornyl acrylate (IBOA) and then mixed with the other components.
  • the second component consists only of the isocyanate-functional urethane acrylate: Component mass (g) wt.%
  • the two components are carefully mixed together and applied to the backsheet.
  • the coating thus obtained is hardened actinically.
  • the solar cell is placed on the backsheet, poured with further resin formulation, wherein the rear side contacts of the solar cell are passed through corresponding openings provided in the backsheet.
  • the glass pane (for example with aminosilane (AMEO® T Evonik) which has been primed with a suitable adhesion promoter on the cell-facing side is placed on this layer composite and is then transferred to a vacuum lamination apparatus which evacuates the air present in order to
  • a solar module which has a good mechanical stability, resistant to weathering, and is easy to manufacture.
  • the solar module can also be obtained in a continuous process.

Abstract

The present invention relates to the use of a radiation-hardenable resin composition for producing solar laminates, a method for creating a solar laminate using the resin composition according to the invention, and a solar laminate that can be produced using this method.

Description

Verwendung von UV-strahlenhärtbaren Polyurethanharzen zur Herstellung von Solarlaminaten  Use of UV-radiation-curable polyurethane resins for the production of solar laminates
Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung einer strahlenhärtbare Harzzusammensetzung zur Herstellung von Solarlaminaten, ein Verfahren zur Erzeugung eines Solarlaminats mit Hilfe der erfindungsgemäßen Harzzusammensetzung sowie ein Solarlaminat, das nach diesem Verfahren herstellbar ist. The present invention relates to the use of a radiation-curable resin composition for the production of solar laminates, to a process for producing a solar laminate by means of the resin composition according to the invention and to a solar laminate which can be produced by this process.
Bei Solarzellen oder Photovoltaikanlagen handelt es sich um Halbleiter, die zur Umwandlung von Licht in Elektrizität verwendet werden. Diese werden im Folgenden allgemein als Solarzellen beschrieben. Typischerweise generieren Solarzellen unter Lichteinstrahlung eine Potentialdifferenz zwischen gegenüberliegenden Enden der Solarzelle, welche ein Resultat eines Elektronenflusses ist, welcher durch die Lichteinstrahlung generiert wird. Die Höhe des Potentials hängt von der Intensität des Lichts ab, das auf die Solarzelle trifft. Solar cells or photovoltaic systems are semiconductors used to convert light into electricity. These are described below generally as solar cells. Typically, solar cells generate a potential difference between opposite ends of the solar cell under light irradiation, which is a result of an electron flow generated by the light irradiation. The magnitude of the potential depends on the intensity of the light striking the solar cell.
Solarzellen können aus verschiedenartigen Halbleitermaterialien hergestellt werden, wie beispielsweise aus einkristallinem oder polykristallinem Silizium oder als Dünnschichtzellen aus amorphem oder halbkristallinem Silizium, Galliumarsenid, Kupfer-Indium-diselinid, Cadmiumtellurid, Kupfer-Indium-Galliumdiselenid, oder Mischungen von diesen. Solar cells may be fabricated from a variety of semiconductor materials, such as single crystal or polycrystalline silicon or as thin film cells of amorphous or semi-crystalline silicon, gallium arsenide, copper indium diselinide, cadmium telluride, copper indium gallium diselenide, or mixtures thereof.
Grundsätzlich unterscheidet man zwischen zwei verschiedenen Typen von Solarzellen, nämlich Waver-basierten Solarzellen auf der einen Seite und Dünnfilm-Solarzellen auf der anderen Seite. Bei einem Waver handelt es sich um eine dünne Schicht halbleitenden Materials, welche durch einen Sägeprozess von einem einkristallinen oder polykristallinen Zylinder abgeschnitten wird. Dem gegenüber basieren Dünnschichtsolarzellen auf abgeschiedenen Lagen eines Halbleitermaterials auf einem Substrat, wobei die Abscheidung beispielsweise über Sputtern, PVD (physical vapor deposition), CVD (chemical vapor deposition) oder ähnliche Techniken erzeugt wird. Basically, a distinction is made between two different types of solar cells, namely wafer-based solar cells on one side and thin-film solar cells on the other side. A wafer is a thin layer of semiconducting material which is cut by a sawing process from a single crystal or polycrystalline cylinder. In contrast, thin-film solar cells are based on deposited layers of a semiconductor material on a substrate, wherein the deposition is produced, for example, by sputtering, PVD (physical vapor deposition), CVD (chemical vapor deposition) or similar techniques.
Unabhängig von der Herstellung, sind sowohl Waver-basierte als auch Dünnschicht-basierte Solarzellen mechanisch empfindlich und werden deshalb bei der Verwendung als Solarzellen mit einer Trägerschicht kombiniert. Diese Trägerschicht, die der mechanischen Versteifung (z.B. Sicherung gegen Biege- oder Schlagvorfälle), kann ein starres Material, wie beispielsweise eine Glasplatte sein, oder ein flexibles Material, wie ein metallischer Film oder Lagen aus geeignetemRegardless of manufacturing, both wafer-based and thin-film based solar cells are mechanically sensitive and therefore, when used as solar cells, are combined with a carrier layer. This backing layer, which may be of mechanical stiffening (e.g., protection against bending or hitting), may be a rigid material, such as a glass plate, or a flexible material, such as a metallic film or layers of suitable material
Kunststoffmaterial, wie beispielsweise Polyamid-Folien. Plastic material, such as polyamide films.
Ein Solarzellenmodul oder ein photovoltaisches Modul (im Weiteren als Solarzellenmodul bezeichnet) umfasst eine einzelne Solarzelle oder eine planare Anordnung von miteinander verbundenen Solarzellen auf einer Trägerschicht. Solarzellenmodule sind typischerweise verkapselt, um die einzelnen Zellen vor der Einwirkung von Störeinflüssen zu schützen. Dabei kann die mechanische Verstärkungsschicht eines Solarzellenmoduls beispielsweise als transparente Deckschicht ausgebildet sein. Es ist jedoch ebenso möglich, die mechanische Verstärkungsschicht auf der Rückseite des Solarzellenmoduls vorzusehen. Oft werden diese beiden Möglichkeiten auch miteinander kombiniert, so dass Solarzellenmodule eine mechanisch stabilisierende Deckschicht und ein mechanisch stabilisierendes Substrat umfassen. A solar cell module or a photovoltaic module (hereinafter referred to as a solar cell module) comprises a single solar cell or a planar array of interconnected solar cells on a carrier layer. Solar cell modules are typical encapsulated to protect the individual cells from the effects of interference. In this case, the mechanical reinforcement layer of a solar cell module may be formed, for example, as a transparent cover layer. However, it is also possible to provide the mechanical reinforcing layer on the back of the solar cell module. Often these two possibilities are also combined with each other, so that solar cell modules comprise a mechanically stabilizing cover layer and a mechanically stabilizing substrate.
Häufig werden Serien von Solarzellenmodulen miteinander verbunden, um sogenannte Solararrays zu bilden. Dabei werden mehrere Solarzellenmodule in der Weise miteinander verbunden, dass geeignete Spannungen erzeugt werden, um elektrische Anlagen mit der erforderlichen Spannung zu versorgen. Frequently, series of solar cell modules are interconnected to form so-called solar arrays. In this case, a plurality of solar cell modules are connected to each other in such a way that suitable voltages are generated in order to supply electrical installations with the required voltage.
Im Allgemeinen werden Solarzellenmodule durch elektrische Verbindungen der einzelnen Solarzellen miteinander und Laminierung der so verbundenen Zellen zwischen einer Deckschicht und einem Substrat hergestellt. Dabei wird die Laminierung in der Weise durchgeführt, dass nicht nur eine ausreichende mechanische Stabilität für die Solarzellenmodule sichergestellt ist, sondern diese auch von Umgebungseinflüssen wie Wind, Schnee, Regen, Verschmutzung und ähnlichem geschützt sind. In general, solar cell modules are manufactured by electrically interconnecting the individual solar cells with one another and laminating the cells thus connected between a cover layer and a substrate. The lamination is carried out in such a way that not only a sufficient mechanical stability for the solar cell modules is ensured, but they are also protected from environmental influences such as wind, snow, rain, pollution and the like.
Waver-basierte Solarzellenmodule werden typischerweise mit einer transparenten Deckschicht hergestellt, welche in der Regel mittels einer Klebeschicht fixiert ist. Folglich durchdringt das Licht sowohl die Oberschicht als auch die Klebeschicht, bevor es auf die Halbleiteroberfläche des Wavers trifft. Die rückseitige mechanische Schutzschicht wird gleichermaßen mit einer oder mehreren Lagen eines Verkapselungsmaterials auf der Waverückseite befestigt. Waver-based solar cell modules are typically made with a transparent cover layer, which is usually fixed by means of an adhesive layer. Consequently, the light penetrates both the top layer and the adhesive layer before it hits the semiconductor surface of the wafer. The backside mechanical protective layer is likewise secured to the back of the back with one or more layers of encapsulant material.
Im Stand der Technik ist eine große Anzahl verschiedener Verkapselungsmaterialien für Solarzellenmodule bekannt. So werden beispielsweise Ethylen-Vinylacetatcopolymere (EVA), Tedlar® von Dupont und thermoplastische Polyurethanfolien sowie UV-härtbare Urethane verwendet. Die Verkapselungsmaterialien werden typischerweise als Film verwendet, um die vorgenannten Bauelemente der Solarzellen miteinander zu laminieren. Die vorgenannten Materialien sowie Verfahrensweisen sind beispielsweise aus US 4,331,494 bekannt. Auch Acrylat- basierte Polymere zur Herstellung wetterresistenter Schichten sind vorbekannt, wie sie beispielsweise in US 4,374,995 beschrieben sind. Ferner ist es auch bekannt, Solarzellenmodule durch Aufbringen und Aushärten Acrylat-basierter Präpolymere einzusetzen. Dies ist beispielsweise in US 4,549,033 beschrieben. Aus US 6,320,1 16 und EP 0 406 814 AI sind weitere Verkapselungssysteme für Solarzellen oder photovoltaische Systeme bekannt. The prior art discloses a large number of different encapsulation materials for solar cell modules. For example, ethylene-vinyl acetate copolymers (EVA), Tedlar® from Dupont and thermoplastic polyurethane films and UV-curable urethanes are used. The encapsulants are typically used as a film to laminate the aforementioned components of the solar cells together. The aforementioned materials and procedures are known for example from US 4,331,494. Acrylate-based polymers for producing weather-resistant layers are also previously known, as described, for example, in US Pat. No. 4,374,995. Furthermore, it is also known to use solar cell modules by applying and curing acrylate-based prepolymers. This is described for example in US 4,549,033. US Pat. No. 6,320,116 and EP 0 406 814 A1 disclose further encapsulation systems for solar cells or photovoltaic systems.
Ferner ist in WO 2009/007786 A2 ein Laminierklebstoff beschrieben, welcher ein Siloxan- basiertes Präpolymer beinhaltet. Bei Einsatz eines solchen Klebstoffs entsteht ein Silikonharzfilm, mit dem das Halbleitermaterial und die Deckschichten miteinander verbunden werden. Ein ähnliches Material ist aus WO 2005/006451 AI bekannt. In dieser Offenlegungsschrift wird ein Verkapselungsmaterial für Solarzellen beschrieben, welches ein flüssiges Diorganopolysiloxan mit zumindest zwei Siliziumalkenylgruppen pro Molekül aufweist. Dieses Präpolymer wird auf die miteinander zu verbindenden Bauelemente der Solarzelle aufgebracht und thermisch oder über Infrarotstrahlung ausgehärtet. Furthermore, WO 2009/007786 A2 describes a laminating adhesive which comprises a siloxane-based prepolymer. When using such an adhesive, a silicone resin film is formed, with which the semiconductor material and the cover layers are joined together. A similar material is known from WO 2005/006451 AI. In this publication, an encapsulation material for solar cells is described which comprises a liquid diorganopolysiloxane having at least two silicon alkenyl groups per molecule. This prepolymer is applied to the components of the solar cell to be joined together and cured thermally or by infrared radiation.
Die vorgenannten Verfahrensweise sind mit verschiedenen Nachteilen verbunden. So werden die vorgenannten zur Herstellung von Laminaten für Solarmodule eingesetzten Folien aus Ethylen- Vinylacetat zunächst zwischen die zu verklebenden Schichten eingelegt. Anschließend wird diese Schichtstruktur unter Vakuum auf ca. 140°C für bis zu vierzig Minuten erhitzt, um eine ausreichende Fügefestigkeit zu erreichen. Dabei schmilzt die EVA-Folie und fixiert nach dem Erkalten den Schichtverbund. Dieser vakuumbasierte Prozess ist einerseits aufwendig und zudem stellt eine Erhitzung der Solarzellenmodule auf 140°C für die Halbleiterbauelemente eine Belastung dar, welche sich nachteilig auf die Haltbarkeit und Effizienz der Solarzellen auswirken kann. Siloxanhaltige Klebstoffe sind vergleichsweise teuer und besitzen nicht auf allen Substraten eine ausreichende Adhäsion. The aforementioned procedure involves various disadvantages. Thus, the above-mentioned films used for the production of laminates for solar modules made of ethylene vinyl acetate are first inserted between the layers to be bonded. Subsequently, this layer structure is heated under vacuum to about 140 ° C for up to forty minutes in order to achieve a sufficient joint strength. The EVA film melts and fixes the laminate after cooling. On the one hand, this vacuum-based process is expensive and, moreover, heating of the solar cell modules to 140 ° C. represents a burden for the semiconductor components, which can adversely affect the durability and efficiency of the solar cells. Siloxane-containing adhesives are comparatively expensive and do not have sufficient adhesion on all substrates.
US 8,034,455 B2 beschreibt die Verwendung von UV-härtbaren Zusammensetzungen, die zur Beschichtung von Solarmodulen verwendet werden können. Aus US 8,034,455 B2 ergibt sich kein Hinweis, ob und wie UV-härtbare Zusammensetzungen zum Verkleben von Solarmodulen verwendet werden können, sodass eine ausreichende Haftung zwischen einzelnen Schichten auch in Schattenbereichen erzielt wird. No. 8,034,455 B2 describes the use of UV-curable compositions which can be used for coating solar modules. From US 8,034,455 B2 there is no indication as to whether and how UV-curable compositions can be used for bonding solar modules, so that sufficient adhesion between individual layers is achieved even in shadow areas.
Ausgehend von dem vorgenannten Stand der Technik bestand die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Harzzusammensetzung zur Verfügung zu stellen, die sich zur Herstellung von Solarlaminaten in einfach ausführbaren, kontinuierlichen Verfahren eignet, wobei die Harzzusammensetzung zu einer guten Haftung in allen Bereichen zwischen den einzelnen Schichten der Solarlaminate führt. Starting from the aforementioned prior art, the object of the present invention was to provide a resin composition which is suitable for the production of solar laminates in easily executable, continuous processes, wherein the resin composition for good adhesion in all areas between the individual layers the solar laminates leads.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Verwendung einer strahlenhärtbaren Harzzusammensetzung umfassend wenigstens eine isocyanatfunktionelle Verbindung, die wenigstens eine strahlenhärtende Gruppe ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Vinyl-, Propenyl-, Allyl-, Vinylether-, Maleinyl-, Fumaryl-, Maleinimid-, Dicyclopentadienyl-, Acrylamid- und (Meth)Acrylat-Gruppen aufweist, (Komponente A) und wenigstens ein Polyol (Komponente B) zur Herstellung von Solarlaminaten gelöst. This object is achieved according to the invention by the use of a radiation-curable resin composition comprising at least one radiation-curing group selected from the group consisting of vinyl, propenyl, allyl, vinyl ether, maleinyl, fumaryl, maleimide, dicyclopentadienyl , Acrylamide and (meth) acrylate groups, (component A) and at least one polyol (component B) for the production of solar laminates solved.
„(Meth)Acrylat" bezieht sich im Rahmen dieser Erfindung auf entsprechende Acrylat- oder Methacrylatfunktionen oder auf eine Mischung beider. Der unbestimmte Artikel „einer", „eine" ist nicht als zahlenmäßige Limitierung sondern als „mindestens einer" beziehungsweise„mindestens eine" zu verstehen, sofern dies nicht explizit ausgeschlossen wird. "(Meth) acrylate" in the context of this invention refers to corresponding acrylate or methacrylate functions or to a mixture of both. The indefinite article "one", "one" is not to be understood as numerical limitation but as "at least one" or "at least one", unless this is explicitly excluded.
Strahlenhärtende Gruppen im Sinne der vorliegenden Erfindung sind funktionelle Gruppen, die unter Einwirkung aktinischer Strahlung durch Polymerisation reagieren. Unter aktinischer Strahlung wird elektromagnetische, ionisierende Strahlung verstanden, insbesondere Elektronenstrahlen, UV-Strahlen sowie sichtbares Licht (Roche Lexikon Medizin, 4. Auflage; Urban & Fischer Verlag, München 1999 ). Unter Einwirkung aktinischer Strahlung mit ethylenisch ungesättigten Verbindungen unter Polymerisation reagierende Gruppen (strahlenhärtende Gruppen) werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung Vinyl-, Propenyl-, Allyl-, Vinylether-, Maleinyl-, Fumaryl-, Maleinimid-, Dicyclopentadienyl-, Acrylamid- und (Meth)Acrylat-Gruppen verstanden, wobei dies bevorzugt Vinylether- und/oder (Meth)Acrylat-Gruppen, besonders bevorzugt (Meth)Acrylat-Gruppen sind. Radiation-curing groups in the context of the present invention are functional groups which react under the action of actinic radiation by polymerization. Actinic radiation is understood as meaning electromagnetic, ionizing radiation, in particular electron beams, UV rays and visible light (Roche Lexikon Medizin, 4th edition, Urban & Fischer Verlag, Munich 1999). In the context of the present invention, vinyl, propenyl, allyl, vinyl ether, maleinyl, fumaryl, maleinimide, dicyclopentadienyl, acrylamide and (aryl) groups react under the action of actinic radiation with ethylenically unsaturated compounds under polymerization (radiation-curing groups). Meth) acrylate groups, these being preferably vinyl ether and / or (meth) acrylate groups, more preferably (meth) acrylate groups.
Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass durch die Verwendung einer strahlenhärtbaren Harzzusammensetzung der vorgenannten Art eine Erhitzung beim Laminierschritt entfallen kann, wodurch sich die Fügung der unterschiedlichen Komponenten deutlich vereinfacht. So können die erfindungsgemäß verwendeten Zusammensetzungen beispielsweise bei Raumtemperatur verarbeitet werden, wodurch nicht nur thermische Energie eingespart wird, sondern auch die Belastung der Solarzellenmodule während der Herstellung durch starkes Erwärmen entfällt. Die erfindungsgemäß verwendete Harzzusammensetzung kann beispielsweise durch Einwirkung von aktinischer Strahlung, bei Bedarf auch durch thermische Aktivierung ausgehärtet werden. Hierzu wird als Komponente E) ein entsprechender Initiator der Zusammensetzung zugesetzt, der bei der gewünschten Methode in der Lage ist, eine Polymerisation insbesondere der Doppelbindungen der Komponenten C) und/ oder D) zu starten. Die hierfür erforderlichen Substanzen und Einsatzmengen sind dem Fachmann bekannt. Soll hochenergetische Strahlung wie Elektronenstrahlung verwendet werden, muss in der Regel kein Initiator zugesetzt werden. Surprisingly, it has been found that the use of a radiation-curable resin composition of the aforementioned type can eliminate heating during the lamination step, which considerably simplifies the joining of the different components. Thus, the compositions used in the invention can be processed, for example, at room temperature, which not only saves thermal energy, but also eliminates the burden of the solar cell modules during production by vigorous heating. The resin composition used according to the invention can be cured, for example, by the action of actinic radiation, if necessary also by thermal activation. For this purpose, a corresponding initiator of the composition is added as component E), which in the desired method is capable of initiating a polymerization, in particular of the double bonds of components C) and / or D). The substances and quantities required for this purpose are known to the person skilled in the art. If high-energy radiation such as electron radiation is to be used, no initiator usually has to be added.
In einer bevorzugten Ausführungsform bezieht sich die vorliegende Erfindung daher auch auf die Verwendung einer strahlenhärtbaren Harzzusammensetzung umfassend wenigstens eine isocyanatfunktionelle Verbindung, die wenigstens eine strahlenhärtende Gruppe ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Vinyl-, Propenyl-, Allyl-, Vinylether-, Maleinyl-, Fumaryl-, Maleinimid-, Dicyclopentadienyl-, Acrylamid- und (Meth)Acrylat-Gruppen aufweist, (Komponente A), wenigstens ein Polyol (Komponente B), wenigstens ein ungesättigtes Urethanacrylat, das keine Isocyanatgruppen trägt, (Komponente C), und wenigstens eine (Meth)Acrylatkomponente (Komponente D) zur Herstellung von Solarlaminaten. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform bezieht sich die vorliegende Erfindung daher auch auf die Verwendung einer strahlenhärtbaren Harzzusammensetzung umfassend wenigstens eine isocyanatfunktionelle Verbindung, die wenigstens eine strahlenhärtende Gruppe ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Vinyl-, Propenyl-, Allyl-, Vinylether-, Maleinyl-, Fumaryl-, Maleinimid-, Dicyclopentadienyl-, Acrylamid- und (Meth)Acrylat-Gruppen aufweist, (Komponente A), Thus, in a preferred embodiment, the present invention also relates to the use of a radiation curable resin composition comprising at least one isocyanate functional compound having at least one radiation curing group selected from the group consisting of vinyl, propenyl, allyl, vinyl ether, maleyl, fumaryl , Maleimide, dicyclopentadienyl, acrylamide and (meth) acrylate groups, (component A), at least one polyol (component B), at least one unsaturated urethane acrylate which does not carry isocyanate groups, (component C), and at least one (Meth) acrylate component (component D) for the production of solar laminates. In a particularly preferred embodiment, the present invention therefore also relates to the use of a radiation-curable resin composition comprising at least one isocyanate-functional compound which comprises at least one radiation-curing group selected from the group consisting of vinyl, propenyl, allyl, vinyl ether, maleyl, Having fumaryl, maleimide, dicyclopentadienyl, acrylamide and (meth) acrylate groups (component A),
wenigstens ein Polyol (Komponente B), at least one polyol (component B),
wenigstens ein ungesättigtes Urethanacrylat, das keine Isocyanatgruppen trägt, (Komponente C), wenigstens eine (Meth)Acrylatkomponente (Komponente D) und at least one unsaturated urethane acrylate which does not bear any isocyanate groups, (component C), at least one (meth) acrylate component (component D) and
wenigstens einen Initiator (Komponente E) zur Herstellung von Solarlaminaten. at least one initiator (component E) for the production of solar laminates.
In bevorzugter Weise ist die erfindungsgemäß verwendete Harzzusammensetzung frei von Lösungsmitteln mit einem Siedepunkt < 150 °C, insbesondere < 200°C. Hierunter wird verstanden, dass allenfalls Spuren solcher Substanzen enthalten sind, beispielsweise maximal 0,5 Gew.-% bezogen auf die Harzzusammensetzung, insbesondere maximal 0,1 Gew.-%. Preferably, the resin composition used in the invention is free of solvents having a boiling point <150 ° C, in particular <200 ° C. This is understood to mean that at best traces of such substances are contained, for example at most 0.5% by weight, based on the resin composition, in particular not more than 0.1% by weight.
Die erfindungsgemäß einsetzbaren isocyanatfunktionellen Verbindungen sind beispielsweise aus Polyisocyanaten aufgebaut, wobei ein Teil der ursprünglich vorhandenen NCO-Gruppen mit hydroxyfunktionellen Verbindungen, die funktionelle Gruppen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Vinyl-, Propenyl-, Allyl-, Vinylether-, Maleinyl-, Fumaryl-, Maleinimid-, Dicyclopentadienyl-, Acrylamid- und (Meth)Acrylat-Gruppen aufweisen, umgesetzt wurde, sodass das die isocyanatfunktionelle Verbindung Vinyl-, Propenyl-, Allyl-, Vinylether-, Maleinyl-, Fumaryl-, Maleinimid-, Dicyclopentadienyl-, Acrylamid- und/oder (Meth)Acrylat-Gruppen sowie Isocyanatgruppen trägt. The isocyanate-functional compounds which can be used in accordance with the invention are composed, for example, of polyisocyanates, some of the NCO groups originally present having hydroxy-functional compounds, the functional groups selected from the group consisting of vinyl, propenyl, allyl, vinyl ether, maleinyl and fumaryl compounds. Maleimide, dicyclopentadienyl, acrylamide and (meth) acrylate groups, to give the isocyanate-functional compound vinyl, propenyl, allyl, vinyl ether, maleyl, fumaryl, maleimide, dicyclopentadienyl, Acrylamide and / or (meth) acrylate groups and isocyanate groups.
Als Polyisocyanate werden typischerweise aromatische, aliphatische und cycloaliphatische Polyisocyanate mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von unter 800 g/mol eingesetzt.The polyisocyanates used are typically aromatic, aliphatic and cycloaliphatic polyisocyanates having a number average molecular weight of less than 800 g / mol.
Beispielsweise geeignet sind Diisocyanate aus der Reihe 2,4-/2,6-Toluoldiisocyanat (TDI), Methylendiphenyldiisocyanat (MDI), Triisocyanatononan (TIN), Naphtyldiisocyanat (NDI), 4,4'- Diisocyanatodicyclohexylmethan, 3-Isocyanatomethyl-3,3,5-trimethylcyclohexylisocyanat (Isophorondiisocyanat = IPDI), Tetramethylendiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat (HDI), 2- Methylpentamethylendiisocyanat, 2,2,4-Trimethylhexamethylendiisocyanat (THDI),Suitable examples are diisocyanates from the series 2,4- / 2,6-toluene diisocyanate (TDI), methylene diphenyl diisocyanate (MDI), triisocyanatononane (TIN), naphthyl diisocyanate (NDI), 4,4'-diisocyanatodicyclohexylmethane, 3-isocyanatomethyl-3,3 , 5-trimethylcyclohexyl isocyanate (isophorone diisocyanate = IPDI), tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate (HDI), 2-methylpentamethylene diisocyanate, 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate (THDI),
Dodecamethylendiisocyanat, 1 ,4-Diisocyanato-cyclohexan, 4,4'-Diisocyanato-3,3'-dimethyl- dicyclohexylmethan, 4,4'-Diisocyanatodicyclohexylpropan-(2,2), 3-Isocyanatomethyl-l-methyl-l- isocyanatocyclohexan (MCI), l,3-Diisooctylcyanato-4-methyl-cyclohexan, l,3-Diisocyanato-2- methyl-cyclohexan und α,α,α',α'-Tetramethyl-m- oder -p-xylylen-diisocyanat (TMXDI) sowie aus diesen Verbindungen bestehende Gemische. Bevorzugte Ausgangsstoffe für die Herstellung der isocyanatfunktionellen Verbindungen sind Hexamethylendiisocyanat (HDI), Isophorondiisocyanat (IPDI) und/oder 4,4'- Diisocyanatodicyclohexylmethan. Dodecamethylene diisocyanate, 1,4-diisocyanato-cyclohexane, 4,4'-diisocyanato-3,3'-dimethyl-dicyclohexylmethane, 4,4'-diisocyanatodicyclohexylpropane (2,2), 3-isocyanatomethyl-1-methyl-1-isocyanatocyclohexane (MCI), 1,3-diisooctylcyanato-4-methylcyclohexane, 1,3-diisocyanato-2-methylcyclohexane and α, α, α ', α'-tetramethyl-m- or -p-xylylene diisocyanate ( TMXDI) and mixtures consisting of these compounds. Preferred starting materials for the preparation of the isocyanate-functional compounds are hexamethylene diisocyanate (HDI), isophorone diisocyanate (IPDI) and / or 4,4'-diisocyanatodicyclohexylmethane.
Ebenfalls geeignet als Polyisocyanate sind Umsetzungsprodukte der vorgenannten Isocyanate mit sich selbst oder untereinander zu Uretdionen, oder Isocyanuraten. Beispielhaft genannt seien Desmodur® N3300, Desmodur® N3400 oder Desmodur® N3600 (alle Bayer MaterialScience, Leverkusen, DE). Weiterhin geeignet sind auch Derivate von Isocyanaten, wie Allophanate oder Biurete. Beispielhaft genannt seien Desmodur® N100, Desmodur® N75MPA/BA oder Desmodur® VPLS2102 (alle Bayer MaterialScience, Leverkusen, DE). Also suitable as polyisocyanates are reaction products of the abovementioned isocyanates with themselves or with one another to uretdiones, or isocyanurates. Examples include Desmodur® N3300, Desmodur® N3400 or Desmodur® N3600 (all Bayer MaterialScience, Leverkusen, DE). Also suitable are derivatives of isocyanates, such as allophanates or biurets. Examples include Desmodur® N100, Desmodur® N75MPA / BA or Desmodur® VPLS2102 (all Bayer MaterialScience, Leverkusen, DE).
Beispiele hydroxylgruppenhaltiger Verbindungen, die strahlenhärtende Gruppen aufweisen, sind 2- Hydroxyethyl(meth)acrylat, Polyethylenoxid-mono(meth)acrylat (z.B. PEA6 / PEM6; Laporte Performance Chemicals Ltd., UK), Polypropylenoxidmono(meth)acrylat (z.B. PPA6, PPM5S; Laporte Performance Chemicals Ltd., UK), Polyalkylenoxidmono(meth)acrylat (z.B. PEM63P, Laporte Performance Chemicals Ltd., UK), Poly(8-caprolacton)mono(meth)-acrylate wie z.B. Tone Ml 00® (Dow, Schwalbach, DE), 2-Hydroxypropyl(meth)acrylat, 4-Hydroxybutyl(meth)acrylat, Hydroxybutylvinylether, 3-Hydroxy-2,2-dimethylpropyl(meth)acrylat, die hydroxyfunktionellen Mono-, Di- oder soweit möglich höheren Acrylate wie z.B. Glycerindi-(meth)acrylat, Trimethylolpropandi(meth)acrylat, Pentaerythrittri(meth)acrylat oderExamples of hydroxyl group-containing compounds having radiation-curing groups are 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, polyethylene oxide mono (meth) acrylate (eg PEA6 / PEM6, Laporte Performance Chemicals Ltd., UK), polypropylene oxide mono (meth) acrylate (eg PPA6, PPM5S Laporte Performance Chemicals Ltd., UK), polyalkyleneoxide mono (meth) acrylate (eg PEM63P, Laporte Performance Chemicals Ltd., UK), poly (8-caprolactone) mono (meth) acrylates such as Tone Ml 00® (Dow, Schwalbach, DE), 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl (meth) acrylate, hydroxybutyl vinyl ether, 3-hydroxy-2,2-dimethylpropyl (meth) acrylate, the hydroxy-functional mono-, di - or as far as possible higher acrylates such as Glycerol di (meth) acrylate, trimethylol propane di (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate or
Dipentaerythritpenta(meth)acrylat, die durch Umsetzung mehrwertiger gegebenenfalls alkoxylierter Alkohole wie Trimethylolpropan, Glycerin, Pentaerythrit, Dipentaerythrit zugänglich sind. Dipentaerythritol penta (meth) acrylate, which are accessible by reacting polyhydric optionally alkoxylated alcohols such as trimethylolpropane, glycerol, pentaerythritol, dipentaerythritol.
Ferner können als solche OH-funktionellen Verbindungen, die strahlenhärtende Gruppen aufweisen, auch die Umsetzungsprodukte von doppelbindungshaltigen Säuren mit gegebenenfalls doppelbindungshaltigen Epoxidverbindungen, wie die Umsetzungsprodukte von (Meth)Acrylsäure mit Glycidyl(meth)acrylat oder Bisphenol-A-diglycidylether, in der Urethanisierung eingesetzt werden. Furthermore, as such OH-functional compounds having radiation-curing groups, the reaction products of double bond-containing acids with optionally double bond-containing epoxy compounds, such as the reaction products of (meth) acrylic acid with glycidyl (meth) acrylate or bisphenol A diglycidyl ether, used in the urethanization become.
Bevorzugt ist die isocyanatfunktionelle Verbindung, die wenigstens eine strahlenhärtende Gruppe ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Vinylether-, Maleinyl-, Fumaryl-, Maleinimid-, Dicyclopentadienyl-, Acrylamid- und (Meth)Acrylat-Gruppen aufweist, ein isocyanatfunktionelles Urethanacrylat. Unter einem Urethanacrylat werden solche Verbindungen verstanden, die zumindest eine Isocyanatgruppe und wenigstens eine Acrylatgruppe pro Molekül aufweisen. Derartige Systeme sind an sich bekannt und besitzen die Eigenschaft, sowohl über eine NCO/OH Reaktion mit Polyolen oder Polyaminen, als auch über die Acrylatfunktion mittels UV-Licht oder Elektronenstrahlung radikalisch zu polymerisieren. Da zwei verschiedene Polymerisationsmechanismen bei diesen Verbindungen zum Tragen kommen werden Zusammensetzungen, die solche Verbindungen enthalten, auch als „dual-cure"-Systeme bezeichnet. Preferably, the isocyanate-functional compound having at least one radiation-curing group selected from the group consisting of vinyl ether, maleyl, fumaryl, maleimide, dicyclopentadienyl, acrylamide and (meth) acrylate groups is an isocyanate-functional urethane acrylate. A urethane acrylate is understood as meaning those compounds which have at least one isocyanate group and at least one acrylate group per molecule. Such systems are known per se and have the property of free-radical polymerization via an NCO / OH reaction with polyols or polyamines, as well as via the acrylate function by means of UV light or electron radiation. There are two different ones Polymerization mechanisms in these compounds will come into play compositions containing such compounds, also referred to as "dual-cure" systems.
Die erfindungsgemäß einsetzbaren isocyanatfunktionellen Urethanacrylate sind beispielsweise aus Polyisocyanaten aufgebaut, wobei ein Teil der ursprünglich vorhandenen NCO-Gruppen mit hydroxyfunktionellen Acrylaten oder Methacrylaten umgesetzt wurde, sodass das Molekül endständige (Meth)Acrylatgruppen sowie Isocyanatgruppen trägt. The isocyanate-functional urethane acrylates which can be used according to the invention are composed, for example, of polyisocyanates, a portion of the NCO groups originally present being reacted with hydroxy-functional acrylates or methacrylates, so that the molecule carries terminal (meth) acrylate groups and isocyanate groups.
Dabei kommen als Ausgangsverbindung für isocyanatfunktionelle Urethanacrylate monomere Dioder Triisocyanate in Betracht. Beispiele für geeignete monomere Polyisocyanate sind 1,5- Naphthylendiisocyanat, 2,2'-, 2,4- und/oder 4,4'-Diphenylmethan_'diisocyanat (MDI), hydriertes MDI (H12MDI), Xylylendiisocyanat (XDI), Tetramethylxylylendiisocyanat (TMXDI), 4,4'- Diphenyldimethyl-methandiisocyanat, 4,4'-Dibenzyldiisocyanat, 1,3-Phenylendiisocyanat, 1,4- Phenylendiisocyanat, Toluylendiisocyanats (TDI), l-Methyl-2,4-diisocyanato-cyclohexan, 1,6- Diisocyanato-2,2,4-trimethylhexan, 1 ,6-Diisocyanato-2,4,4-trimethylhexan, 1 -Isocyanatomethyl-3 - isocyanato-l,5,5-trimethylcyclohexan (IPDI), Tetramethoxybutan-l,4-diisocyanat, Hexan- 1,6- diisocyanat (HDI), Dicyclohexylmethandiisocyanat, Cyclohexan-l,4-diisocyanat, Ethylendiisocyanat, Trimethylhexamethylendiisocyanat, 1 ,4-Diisocyanatobutan, 1,12- Diisocyanatododecan, Dimerfettsäurediisocyanat, oder Uretdion-, Biuret- oder Isocyanurate von Diisocyanaten. Auch Isocyanat-Trimere können verwendet werden, wie sie beispielsweise in EP 1 002 818 Bl beschrieben sind, deren Offenbarung per Verweis als in die vorliegende Anmeldung übernommen gilt. Suitable starting compounds for isocyanate-functional urethane acrylates are monomeric diioder triisocyanates. Examples of suitable monomeric polyisocyanates include 1,5-naphthylene diisocyanate, 2,2'-, 2,4- and / or 4,4'-diphenylmethane _ 'diisocyanate (MDI), hydrogenated MDI (H12MDI), xylylene diisocyanate (XDI), tetramethylxylylene (TMXDI), 4,4'-diphenyldimethylmethane diisocyanate, 4,4'-dibenzyldiisocyanate, 1,3-phenylenediisocyanate, 1,4-phenylenediisocyanate, tolylenediisocyanate (TDI), 1-methyl-2,4-diisocyanato-cyclohexane, 1 , 6- diisocyanato-2,2,4-trimethylhexane, 1,6-diisocyanato-2,4,4-trimethylhexane, 1-isocyanatomethyl-3-isocyanato-1,1,5-trimethylcyclohexane (IPDI), tetramethoxybutane-1, 4-diisocyanate, hexane-1,6-diisocyanate (HDI), dicyclohexylmethane diisocyanate, cyclohexane-l, 4-diisocyanate, ethylene diisocyanate, trimethylhexamethylene diisocyanate, 1, 4-diisocyanatobutane, 1,12-diisocyanatododecane, dimer fatty acid diisocyanate, or uretdione, biuret or Isocyanurates of diisocyanates. It is also possible to use isocyanate trimers, as described, for example, in EP 1 002 818 B1, the disclosure of which is incorporated by reference into the present application.
Als hydroxyfunktionelle Acrylate oder Methacrylate kommen im Prinzip sämtliche denkbaren Verbindungen dieser Art zum Einsatz. Die Verbindungen enthalten mindestens einen einwertig Hydroxy-funktionellen Ester der (Meth)acrylsäure. Darunter sind sowohl eine freie Hydroxylgruppe aufweisende Ester der Acrylsäure oder Methacrylsäure mit zweiwertigenIn principle, all conceivable compounds of this type are used as hydroxy-functional acrylates or methacrylates. The compounds contain at least one monohydric hydroxy-functional ester of (meth) acrylic acid. Including both a free hydroxyl group-containing esters of acrylic acid or methacrylic acid with bivalent
Alkoholen zu verstehen wie beispielsweise 2-Hydroxyethyl-, 2- oder 3-Hydroxypropyl oder 2-, 3- oder 4-Hydroxybutyl-(meth)acrylat als auch beliebige Gemische aus derartigen Verbindungen. Außerdem kommen auch einwertige (Meth)Acryloylgruppen aufweisende Alkohole oder im Wesentlichen aus derartigen Alkoholen bestehende Umsetzungsprodukte in Betracht, die durch Veresterung von n- wertigen Alkoholen mit (Meth)Acrylsäure erhalten werden, wobei als Alkohole auch Gemische von unterschiedlichen Alkoholen eingesetzt werden können, so dass n für eine ganze oder in statistische Mittel gebrochene Zahl von größer 2 bis 4, vorzugsweise 3 steht, und wobei pro Mol der genannten Alkohole von (n-0,8) bis (n-1,2), vorzugsweise (n-1) Mol (Meth)Acrylsäure eingesetzt werden. Zu diesen Verbindungen bzw. Produktgemischen gehören beispielsweise die Umsetzungsprodukte von Glycerin, Trimethylolpropan und/oder Pentaerythrit, von niedermolekularen Alkoxylierungsprodukten derartiger Alkohole, wie beispielsweise ethoxyliertem oder propoxyliertem Trimethylolpropan, wie beispielsweise dem Anlagerungsprodukt von Ethylenoxid an Trimethylolpropan der OH-Zahl 550 oder von beliebigen Gemischen derartiger mindestens dreiwertiger Alkohole mit zweiwertigen Alkoholen wie beispielsweise Ethylenglykol oder Propylenglykol mit (ii) (Meth) Acrylsäure im genannten Molverhältnis. Alcohols such as 2-hydroxyethyl, 2- or 3-hydroxypropyl or 2-, 3- or 4-hydroxybutyl (meth) acrylate as well as any mixtures of such compounds. Also suitable are monohydric (meth) acryloyl-containing alcohols or reaction products consisting essentially of such alcohols, which are obtained by esterification of n-valent alcohols with (meth) acrylic acid, in which case mixtures of different alcohols can also be used as alcohols n is an integer or fractional number from greater than 2 to 4, preferably 3, and wherein per mole of said alcohols of (n-0.8) to (n-1,2), preferably (n-1 ) Mol (meth) acrylic acid can be used. These compounds or product mixtures include, for example, the reaction products of glycerol, trimethylolpropane and / or pentaerythritol, of low molecular weight alkoxylation products of such alcohols, such as, for example ethoxylated or propoxylated trimethylolpropane, such as the adduct of ethylene oxide with trimethylolpropane of OH number 550 or any mixtures of such at least trihydric alcohols with dihydric alcohols such as ethylene glycol or propylene glycol with (ii) (meth) acrylic acid in said molar ratio.
Zur Erzeugung erfindungsgemäß einsetzbarer Urethanacrylate ist es ebenso möglich, von einer polymeren Verbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyester(meth)acrylaten, Polyether(meth)acrylaten, Polyetherester(meth)acrylaten, ungesättigten Polyestern mit Allyletherstruktureinheiten und Polyepoxy(meth)acrylaten auszugehen. Diese polymere Verbindung bildet das Polymerrückgrat und wird zur Erzeugung des Urethanacrylats mit Polyisocyanaten umgesetzt. Die Isocyanatgruppen der erhaltenen Urethanacrylate können dann gewünschtenfalls wiederum mit monomeren Verbindungen mit jeweils einer Hydroxyfunktion und mindestens einer (Meth)Acrylatgruppe umgesetzt werden, wodurch endständige Acrylatgruppen erzeugt werden. Wird nur ein Teil der Isocyanatgruppen umgesetzt, werden isocyanatfunktionelle Urethanacrylate erhalten. Werden die Isocyanatgruppen vollständig umgesetzt, wird ein ungesättigtes Urethanacrylat erzeugt. To produce urethane acrylates which can be used according to the invention, it is likewise possible to start from a polymeric compound selected from the group consisting of polyester (meth) acrylates, polyether (meth) acrylates, polyetherester (meth) acrylates, unsaturated polyesters with allyl ether structural units and polyepoxy (meth) acrylates. This polymeric compound forms the polymer backbone and is reacted with polyisocyanates to produce the urethane acrylate. If desired, the isocyanate groups of the resulting urethane acrylates can then in turn be reacted with monomeric compounds each having a hydroxy function and at least one (meth) acrylate group, thereby producing terminal acrylate groups. If only a part of the isocyanate groups is reacted, isocyanate-functional urethane acrylates are obtained. When the isocyanate groups are completely reacted, an unsaturated urethane acrylate is produced.
In besonderer Ausgestaltung der erfindungsgemäß verwendeten Harzzusammensetzung besitzt das isocyanatfunktionelle Urethanacrylat eine NCO-Funktionalität von 0,8 bis 6, bevorzugt 1 bis 4, weiter bevorzugt 1,2 bis 3, ganz besonders bevorzugt 1,5 bis 2,5 und insbesondere 2. Dies ist besonders vorteilhaft, weil dadurch eine gute Haftung auf verschiedensten Materialien wie Kunstoffen, Metallen und Glas erzeugt werden kann. In a particular embodiment of the resin composition used according to the invention, the isocyanate-functional urethane acrylate has an NCO functionality of 0.8 to 6, preferably 1 to 4, more preferably 1.2 to 3, most preferably 1.5 to 2.5 and in particular 2. Dies is particularly advantageous because it allows good adhesion to a wide variety of materials such as plastics, metals and glass can be produced.
Was die Doppelbindungsfunktionalität des isocyanatfunktionellen Urethanacrylats betrifft, so kann diese über weite Bereiche variieren. Vorzugsweise beträgt die Doppelbindungsfunktionalität 0,5 bis 6, bevorzugt 1 bis 4, weiter bevorzugt 1,5 bis 3. Die Doppelbindungsfunktionalität definiert sich hierbei als statistische mittlere Anzahl an Doppelbindungen pro Molekül des isocyanatfunktionellen Urethanacrylats. As far as the double-bond functionality of the isocyanate-functional urethane acrylate is concerned, it can vary over a wide range. The double bond functionality is preferably from 0.5 to 6, preferably from 1 to 4, more preferably from 1.5 to 3. The double bond functionality is defined here as the statistical average number of double bonds per molecule of the isocyanate-functional urethane acrylate.
In weiter bevorzugter Weise weist das isocyanatfunktionelle Urethanacrylat ein mittleres Molekulargewicht von 150 bis 5000 auf, insbesondere von 300 bis 2500. In a further preferred manner, the isocyanate-functional urethane acrylate has an average molecular weight of 150 to 5000, in particular from 300 to 2500.
Weiterhin enthält die erfindungsgemäß verwendete Harzzusammensetzung wenigstens ein Polyol (Komponente B). Zu diesem Zweck kann jedes Polyol eingesetzt werden, das im Stand der Technik beispielsweise zur Herstellung von Polyurethanpolymeren bekannt ist. Hierfür kommen insbesondere Polyetherpolyole, Polyesterpolyole, Polyetherpolyesterpolyole, Polycarbonatpolyole, Polyestercarbonatpolyole oder Polyethercarbonatpolyole in Frage. Weitere Beispiele sind aliphatische Alkohole und Polyole mit 1-6 OH-Gruppen pro Molekül und 2 bis etwa 30 C-Atomen. Geeignete aliphatische Polyole sind beispielsweise Ethylenglykol, Propandiol-1,2 oder -1,3, Butandiol-1 ,4, Butandiol-1 ,3, Butandiol-2,3, Butendiol-1 ,4, Pentandiol-1 ,5, Pentendiole, Hexandiol-1 ,6, Octandiol-1 ,8, Dodecandiol und höhere Homologe, Isomere und Gemische solcher Verbindungen. Ebenfalls geeignet sind höherfunktionelle Alkohole wie beispielsweise Glycerin, Trimethylolpropan, Pentaerythrit oder Zuckeralkohole, wie Sorbit oder Glucose, sowie oligomere Ether oder Umsetzungsprodukte mit Ethylen- oder Propylenoxid. Weiterhin können dieFurthermore, the resin composition used in the invention contains at least one polyol (component B). For this purpose, it is possible to use any polyol which is known in the prior art, for example for the preparation of polyurethane polymers. Suitable for this purpose are in particular polyether polyols, polyester polyols, polyether polyester polyols, polycarbonate polyols, polyester carbonate polyols or polyether carbonate polyols. Further examples are aliphatic alcohols and polyols having 1-6 OH groups per molecule and 2 to about 30 C atoms. Suitable aliphatic polyols are, for example, ethylene glycol, 1,2-propanediol or -1,3, Butanediol-1, 4, butanediol-1, 3, butanediol-2,3, butenediol-1, 4, pentanediol-1, 5, pentene diols, hexanediol-1, 6, octanediol-1, 8, dodecanediol and higher homologs, isomers and mixtures of such compounds. Also suitable are higher-functional alcohols such as glycerol, trimethylolpropane, pentaerythritol or sugar alcohols, such as sorbitol or glucose, and oligomeric ethers or reaction products with ethylene or propylene oxide. Furthermore, the
Umsetzungsprodukte niedermolekularer, polyfunktioneller Alkohole mit Alkylenoxiden, sogenannte Polyetherpolyole, eingesetzt werden. Die Alkylenoxide weisen vorzugsweise zwei bis etwa vier C-Atome auf. Geeignet sind beispielsweise die Umsetzungsprodukte von Ethylenglykol, Propylenglykol, Glycerin, Trimethylolethan oder Trimethylolpropan, Pentaerythrit mit Ethylenoxid, Propylenoxid oder Butylenoxid oder Gemischen davon. Die genannten Alkohole können dabei selber auch„dual- funktional" sein, d.h. somit auch ungesättigte Doppelbindungen und Hydroxygrappen aufweisen, wobei die Doppelbindung z.b. durch teilweise Veresterung mit Acrylsäure oder Umsetzung mit Di- oder Polyisocyanaten und weitere Umsetzung - wie oben beschrieben - mit hydroxyfunktionellen Doppelbindungsträgern erhalten werden können. Das Molekulargewicht der Polyole kann über weite Bereiche variieren. Vorzugsweise liegt das Molekulargewicht (MN) der Polyole bei etwa 50 bis 5000 g/mol (zahlenmittleres Molekulargewicht, MN, wie durch GPC bestimmbar), insbesondere von 150 bis 2500 g/mol. Solche Polyole sind dem Fachmann bekannt und kommerziell erhältlich. Reaction products of low molecular weight, polyfunctional alcohols with alkylene oxides, so-called polyether polyols, are used. The alkylene oxides preferably have from two to about four carbon atoms. Suitable examples are the reaction products of ethylene glycol, propylene glycol, glycerol, trimethylolethane or trimethylolpropane, pentaerythritol with ethylene oxide, propylene oxide or butylene oxide or mixtures thereof. The alcohols mentioned may themselves also be "dual-functional", ie thus also have unsaturated double bonds and hydroxygrappene, wherein the double bond, for example by partial esterification with acrylic acid or reaction with di- or polyisocyanates and further reaction - as described above - with hydroxy-functional double bond carriers Preferably, the molecular weight (MN) of the polyols is from about 50 to 5000 g / mol (number average molecular weight, MN as determined by GPC), in particular from 150 to 2500 g / Such polyols are known to the person skilled in the art and are commercially available.
Insbesondere zeichnet sich die das Polyol durch eine OH-Funktionalität von 1 bis 6 aus, bevorzugt 1 ,5 bis 5, weiter bevorzugt 1 ,7 bis 4, besonders bevorzugt 1 ,8 bis 3,5 und ganz besonders bevorzugt 2. In particular, the polyol is characterized by an OH functionality of 1 to 6, preferably 1, 5 to 5, more preferably 1, 7 to 4, particularly preferably 1, 8 to 3.5 and most preferably 2.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Harzzusammensetzung optional ein ungesättigtes Urethanacrylat (Komponente C) aufweist. Dieses unterscheidet sich also von dem isocyanatfunktionellen Urethanacrylat darin, dass es keine freien NCO-Grappen trägt. Die erfindungsgemäß eingesetzten ungesättigten Urethanacrylate sind, wie auch die isocyanatfunktionellen Urethanacrylate, aus einem polyfunktionellen Isocyanat aufgebaut, wobei in Falle der ungesättigten Urethanacrylate sämtliche der Isocyanatgrappen mit einem hydroxyfunktionellen Acrylat oder Methacrylat umgesetzt sind. Auch die vorstehend bei den isocyanatfunktionellen Urethanacrylaten beschriebene Alternative mit einem polymeren Backbone aus Polyester(meth)acrylaten, Polyether(meth)acrylaten, Polyetherester(meth)acrylaten, ungesättigten Polyestern mit Allyletherstruktureinheiten und Polyepoxy(meth)acrylaten kann zur Anwendung kommen. In the context of the present invention, it is provided that the resin composition optionally comprises an unsaturated urethane acrylate (component C). This differs from the isocyanate-functional urethane acrylate in that it does not carry any free NCO grappenes. The unsaturated urethane acrylates used according to the invention are, like the isocyanate-functional urethane acrylates, composed of a polyfunctional isocyanate, wherein in the case of the unsaturated urethane acrylates all of the isocyanate groups are reacted with a hydroxy-functional acrylate or methacrylate. The alternative described above with the isocyanate-functional urethane acrylates with a polymeric backbone of polyester (meth) acrylates, polyether (meth) acrylates, polyetherester (meth) acrylates, unsaturated polyesters with allyl ether structural units and polyepoxy (meth) acrylates can also be used.
Was die für die ungesättigten Urethanacrylate einsetzbaren polyfunktionellen Isocyanate betrifft, so kommen hierfür grundsätzlich dieselben Verbindungen in Frage, die vorstehend zu den isocyanatfunktionellen Urethanacrylaten angegeben sind. Vorzugsweise sind die polyfunktionellen Isocyanate für die ungesättigten Urethanacrylate aus den aliphatischen polyfunktionellen Isocyanaten ausgewählt. Mit anderen Worten ist also ein ungesättigtes aliphatisches Urethanacrylat als Komponente C) bevorzugt. Diese Verbindungen sind besonders bevorzugt, weil sie die Flexibilität der erfindungsgemäß verwendeten Zusammensetzung nach dem Aushärten verbessern. Dies ist besonders beim Einsatz als Laminierklebstoff für bei Solarzellen von großer Bedeutung, weil dadurch die Schlag und Stoßunempfindlichkeit verbessert wird. Außerdem wird durch die verbesserte Flexibilität eine Delamination der einzelnen Schichten der Solarzelle durch sich ständig ändernde Temperaturbeanspruchung verhindert. As regards the polyfunctional isocyanates which can be used for the unsaturated urethane acrylates, the same compounds which are stated above for the isocyanate-functional urethane acrylates are suitable in principle. Preferably, the polyfunctional isocyanates for the unsaturated urethane acrylates are selected from the aliphatic polyfunctional isocyanates. In other words, therefore, an unsaturated aliphatic urethane acrylate is preferred as component C). These compounds are particularly preferred because they improve the flexibility of the composition used in the invention after curing. This is particularly important when used as a laminating adhesive for solar cells of great importance, because it shock and shock resistance is improved. In addition, the improved flexibility prevents delamination of the individual layers of the solar cell due to constantly changing temperature stress.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist das ungesättigte Urethanacrylat einen Anteil an OH- Gruppen auf. Die OH-Funktionalität ist in der Regel gering und kann beispielsweise 0,01 bis 1 betragen, bevorzugt 0,05 bis 0,8, weiter bevorzugt 0,08 bis 0,6, ganz besonders bevorzugt 0,09 bis 0,5 und insbesondere 0,1. Diese OH-Gruppen stehen ebenfalls für eine Reaktion mit NCO-Gruppen zur Verfügung. In a further embodiment of the invention, the unsaturated urethane acrylate has a proportion of OH groups. The OH functionality is generally low and may be, for example, 0.01 to 1, preferably 0.05 to 0.8, more preferably 0.08 to 0.6, most preferably 0.09 to 0.5 and in particular 0.1. These OH groups are also available for reaction with NCO groups.
In weiter bevorzugter Weise weist das ungesättigte Urethanacrylat ein mittleres Molekulargewicht von 200 bis 3000 auf, insbesondere von 300 bis 2000. More preferably, the unsaturated urethane acrylate has an average molecular weight of from 200 to 3,000, especially from 300 to 2,000.
Die Doppelbindungsfunktionalität des ungesättigten Urethanacrylats kann über weite Bereiche variieren. Vorzugsweise beträgt die Doppelbindungsfunktionalität 1 bis 6, bevorzugt 2 bis 5 weiter bevorzugt 2,5 bis 4. Die Doppelbindungsfunktionalität definiert sich hierbei als statistische mittlere Anzahl an Doppelbindungen pro Molekül des ungesättigten Urethanacrylats. Die erfindungsgemäß verwendeten Harzzusammensetzungen zeichnen sich weiterhin durch das optionale Vorhandensein einer (Meth)Acrylatkomponente aus (Komponente D). Diese (Meth)Acrylatkomponente kann aus aliphatischen und/oder aromatischen Methacrylaten ausgewählt sein. Einsetzbare Alkyl(meth)acrylate sind beispielsweise lineare oder verzweigte monofunktionale ungesättigte (Meth)Acrylate nicht tertiärer Alkylalkohole, deren Alkylgruppen 4 bis 14 und insbesondere 4 bis 12 Kohlenstoffatome aufweisen. Beispiele solch niederer Alkylacrylate sind n-Butyl, n-Pentyl, n-Hexyl, Cyclohexyl, Isoheptyl, n-Nonyl, n-Decyl, Isohexyl, Isobornyl, 2-Ethyloctyl, Isooctyl, 2-Ethylhexyl, Tetrahydrofurfuryl, Ethoxyethoxyethyl, Phenoxyethyl, Cyclo-Trimethlypropan, 3,3,5-Trimethylcyclohexyl, t-Butylcyclohexyl, t- Butylacrylate und -methacrylate. Bevorzugte Alkylacrylate sind Isooctylacrylat, 2- Ethylhexylacrylat, 2- Ethyloctylacrylat, n-Butylacrylat, Tetrahydrofurfurylacrylat, Isobornylacrylat,The double bond functionality of the unsaturated urethane acrylate can vary over a wide range. The double bond functionality is preferably 1 to 6, preferably 2 to 5, more preferably 2.5 to 4. The double bond functionality is defined here as the statistical average number of double bonds per molecule of the unsaturated urethane acrylate. The resin compositions used according to the invention are further distinguished by the optional presence of a (meth) acrylate component (component D). This (meth) acrylate component may be selected from aliphatic and / or aromatic methacrylates. Useful alkyl (meth) acrylates are, for example, linear or branched monofunctional unsaturated (meth) acrylates of non-tertiary alkyl alcohols whose alkyl groups have 4 to 14 and in particular 4 to 12 carbon atoms. Examples of such lower alkyl acrylates are n-butyl, n-pentyl, n-hexyl, cyclohexyl, isoheptyl, n-nonyl, n-decyl, isohexyl, isobornyl, 2-ethyloctyl, isooctyl, 2-ethylhexyl, tetrahydrofurfuryl, ethoxyethoxyethyl, phenoxyethyl, cyclo Trimethylolpropane, 3,3,5-trimethylcyclohexyl, t-butylcyclohexyl, t-butyl acrylates and methacrylates. Preferred alkyl acrylates are isooctyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, 2-ethyloctyl acrylate, n-butyl acrylate, tetrahydrofurfuryl acrylate, isobornyl acrylate,
Ethoxyethoxyethylacrylat, Phenoxyethylacrylat, 3,3,5-trimethylcyclohexylacrylat sowie Cyclohexylacrylat. Ethoxyethoxyethyl acrylate, phenoxyethyl acrylate, 3,3,5-trimethylcyclohexyl acrylate and cyclohexyl acrylate.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäß verwendeten Harzzusammensetzung ist die Komponente E ausgewählt aus der Gruppe umfassend UV- Initiatoren, thermisch aktivierbare Initiatoren und Redoxinitiatoren. Als photoaktivierbare Initiatoren können beispielsweise Benzoinether verwendet werden, wie Benzoinmethylether, Benzoinisopropylether, substituierte Benzoinether wie Anisoinmethylether, Acetophenone, wie 2,2-Diethoxyacetophenon, substituierte Acetophenone wie 2,2- Diethoxyacetophenon, 2,2-Dimethoxy-2-Phenylacetophenon und l-Phenyl-2-Hydroxy-2-Methyl-l- Propanon, substituierte alpha-Ketole, wie 2-Methyl-2-Hydroxypropiophenon, aromatischeAccording to a further preferred embodiment of the resin composition used according to the invention, the component E is selected from the group comprising UV initiators, thermally activatable initiators and redox initiators. As photoactivatable initiators, for example, benzoin ethers may be used, such as benzoin methyl ether, benzoin isopropyl ether, substituted benzoin ethers such as anisoin methyl ether, acetophenones such as 2,2-diethoxyacetophenone, substituted acetophenones such as 2,2-diethoxyacetophenone, 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone and 1-phenyl 2-hydroxy-2-methyl-1-propanone, substituted alpha-ketols such as 2-methyl-2-hydroxypropiophenone, aromatic
Sulphonylchloride und photoaktive Oxime wie l -Phenyl-l,l-Propanedion-2-(0-Ethoxycarbonyl) Oxim. Sulphonyl chlorides and photoactive oximes such as 1-phenyl-1, 1-propanedione-2- (0-ethoxycarbonyl) oxime.
Als thermisch aktivierbare Initiatoren kommen organische Peroxide in Betracht, wie Ditertiärbutylperoxid, Benzoylperoxid und Laurylperoxid, sowie 2,2'-Azobis(isobutyronitril). Die Einsatzmengen der vorgenannten Initiatoren sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt und betragen beispielsweise etwa 0,01 bis 8 Gew.-%, insbesondere 0,5 bis 5 Gew.-%, bevorzugt Ibis 3 Gew.-%. Suitable thermally activatable initiators are organic peroxides, such as di-tert-butyl peroxide, benzoyl peroxide and lauryl peroxide, and also 2,2'-azobis (isobutyronitrile). The amounts used of the abovementioned initiators are known to those skilled in the art and are, for example, about 0.01 to 8 wt .-%, in particular 0.5 to 5 wt .-%, preferably Ibis 3 wt .-%.
Weiterhin kann die erfindungsgemäß verwendete Zusammensetzung noch übliche Additive beinhalten. Hierfür kommen beispielsweise dem Fachmann bekannte Füllstoffe, Stabilisatoren, insbesondere UV-Stabilisatoren, Fungizide, Farbstoffe, Pigmente, Polymerisationskatalysatoren,Furthermore, the composition used in the invention may still contain conventional additives. For example, fillers, stabilizers, in particular UV stabilizers, fungicides, dyes, pigments, polymerization catalysts known to the expert,
Weichmacher und Lösungsmittel in Betracht. Als Polymerisationskatalysator können beispielsweise an sich bekannte Isocyanatadditionskatalysatoren verwendet werden, wie z. B Triethylamin, l,4-Diazabicyclo-[2,2,2]-Oktan, Zinndioktoat, Dibutylzinndilaurat oder Bismuthoctoat. Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäß verwendeten Harzzusammensetzung enthält diese die Komponenten in den folgenden Mengen: Plasticizers and solvents into consideration. As a polymerization catalyst, for example, known isocyanate addition catalysts can be used, such as. B triethylamine, 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane, tin dioctoate, dibutyltin dilaurate or bismuth octoate. According to a particularly preferred embodiment of the resin composition used according to the invention, it contains the components in the following amounts:
Komponente A) 10 bis 79,9 Gew.-%, insbesondere 15 bis 75 Gew.-%, Component A) 10 to 79.9% by weight, in particular 15 to 75% by weight,
Komponente B) 20 bis 89,9 Gew.-%, insbesondere 25 bis 85 Gew.-%, Component B) from 20 to 89.9% by weight, in particular from 25 to 85% by weight,
Komponente C) 0 bis 50 Gew.-%, insbesondere 15 bis 30 Gew.-%, Komponente D) 0 bis 35 Gew.-%, insbesondere 10 bis 25 Gew.-% sowie Component C) 0 to 50 wt .-%, in particular 15 to 30 wt .-%, component D) 0 to 35 wt .-%, in particular 10 to 25 wt .-% and
Komponente E) 0,1 bis 8 Gew.-%, insbesondere 0,5 bis 5 Gew.-%. Component E) 0.1 to 8 wt .-%, in particular 0.5 to 5 wt .-%.
Die Verwendung dieser Zusammensetzung ist besonders bevorzugt, weil sie sich in besonderer Weise zur Herstellung von Solarlaminaten eignet. So vereinigt diese Zusammensetzung eine gute Adhäsion auf den typischerweise verwendeten Substraten, besitzt eine hohe Langzeitstabilität gegenüber Umwelteinflüssen, ist ausreichend flexibel um Spannungen im Laminat zu kompensieren und lässt sich zudem einfach und schnell verarbeiten. Eine weiter bevorzugte Harzzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Komponenten A) und B) grundsätzlich getrennt voneinander gelagert werden, wobei C), D) sowie gegebenenfalls E) in einer Vormischung nach Bedarf den Komponenten A) und B) zugemischt sind. The use of this composition is particularly preferred because it is particularly suitable for the production of solar laminates. Thus, this composition combines a good adhesion to the typically used substrates, has a high long-term stability to environmental influences, is sufficiently flexible to compensate for stresses in the laminate and can also be processed easily and quickly. A further preferred resin composition according to the present invention is characterized in that the components A) and B) are stored in principle separated from each other, wherein C), D) and optionally E) mixed in a premix as needed the components A) and B) are.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Solarlaminats umfassend wenigstens eine Solarzelle mit einer Vorderseite, einer Rückseite und dort angeschlossenen Rückseitenkontakten. Another object of the present invention relates to a method for producing a solar laminate comprising at least one solar cell having a front side, a rear side and rear side contacts connected there.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Solarlaminats umfassend wenigstens eine Solarzelle mit einer Vorderseite, einer Rückseite und dort angeschlossenen Rückseitenkontakten, eine Glasscheibe sowie eine Rückseitenfolie, wobei das Verfahren die folgenden Schritte beinhaltet: a) Auftragen einer wie vorstehend definierten strahlenhärtbaren Harzzusammensetzung auf die Rückseitenfolie und die Glasscheibe des Solarmoduls, b) Aushärtung der Beschichtungen mittels aktinischer Strahlung c) Inkontaktbringen der Vorderseite der Solarzelle mit der auf der Glasscheibe erzeugten Harzschicht, d) Inkontaktbringen der Rückseite der Solarzelle mit der auf der Rückseitenfolie erzeugten Harzschicht, e) Durchführung der Rückseitenkontakte der Solarzelle durch die Rückseitenfolie, f) Einbringen des so erzeugten Schichtverbundes in einen Vakuumlaminator zur Entfernung eingeschlossener Luft und g) Teilaushärtung der verbliebenen Isocyanat- und OH- Funktionalitäten der Harzzusammensetzung in dem Vakuumlaminator unter vermindertem Atmosphärendruck, damit effektive Verklebung von Vorder- und Rückseite des Solarelements und Verkapselung der Solarzelle. A further subject matter of the present invention relates to a method for producing a solar laminate comprising at least one solar cell with a front side, a rear side and rear contacts connected thereto, a glass pane and a backsheet, the method comprising the following steps: a) applying a radiation-curable layer as defined above Resin composition on the backsheet and the glass panel of the solar module b) Curing of the coatings by actinic radiation c) contacting the front of the solar cell with the resin layer formed on the glass panel d) contacting the back of the solar cell with the resin layer formed on the backsheet e) Carrying out the rear contacts of the solar cell through the backsheet, f) introducing the layer composite thus produced in a vacuum laminator to remove trapped air and g) partial curing of the remaining isocyanate and and OH functionalities of the resin composition in the vacuum laminator under reduced atmospheric pressure, thereby effectively bonding the front and back of the solar element and encapsulating the solar cell.
Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Verfahren besteht darin, dass zur Laminierung keine hohen Temperaturen erforderlich sind. Eine dauerhafte thermische Belastung des Solarmoduls bis zum Abschluss des Laminierungsprozesses ist folglich nicht erforderlich. An advantage of the method according to the invention is that no high temperatures are required for lamination. A permanent thermal load of the solar module until the completion of the lamination process is therefore not required.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Solarlaminats umfassend wenigstens eine Solarzelle mit einer Vorderseite, einer Rückseite und dort angeschlossenen Rückseitenkontakten, eine Glasscheibe sowie eine Rückseitenfolie, wobei das Verfahren die folgenden Schritte beinhaltet: Another object of the present invention relates to a method for producing a solar laminate comprising at least one solar cell with a front side, a back and there connected rear contacts, a glass sheet and a backsheet, the method comprising the following steps:
Auftragen einer wie vorstehend definierten strahlenhärtbaren Harzzusammensetzung auf die Rückseitenfolie des Solarmoduls, Applying a radiation-curable resin composition as defined above to the back sheet of the solar module,
Aushärtung der Beschichtungen mittels aktinischer Strahlung, Curing the coatings by means of actinic radiation,
Inkontaktbringen der Rückseite der Solarzelle mit der auf der Rückseitenfolie erzeugten Harzschicht, Contacting the back of the solar cell with the resin layer formed on the back sheet,
Durchführung der Rückseitenkontakte der Solarzelle durch die Rückseitenfolie, Carrying out the backside contacts of the solar cell through the backsheet,
Auftragen einer strahlenhärtbaren Harzzusammensetzung auf die Vorderseite des nach Schritt d) erhaltenen Solarlaminats, Applying a radiation-curable resin composition to the front side of the solar laminate obtained after step d),
Inkontaktbringen der Vorderseite der Solarzelle mit der Glasscheibe, Bringing the front side of the solar cell into contact with the glass pane,
Einbringen des so erzeugten Schichtverbundes in einen Vakuumlaminator, Introducing the layer composite thus produced into a vacuum laminator,
Teilaushärtung der verbliebenen Isocyanat und OH Funktionalitäten der Harzzusammensetzung in dem Vakuumlaminator unter vermindertem Atmosphärendruck, nach Austrag aus dem Laminator Aushärtung der verbliebenen Doppelbindungen der erfindungsgemäßen Harzzusammensetzung durch aktinische Strahlung durch die mit radikalisch reaktiven Gruppen geprimerte Frontglasscheibe und Partial curing of the remaining isocyanate and OH functionalities of the resin composition in the vacuum laminator under reduced atmospheric pressure, after discharge from the laminator curing of the remaining double bonds of the resin composition according to the invention by actinic radiation through the front glass pane primed with radically reactive groups
Verklebung der Glasscheibe mit der Harzmatrix und Verkapselung der Solarzelle. Gluing of the glass pane with the resin matrix and encapsulation of the solar cell.
In vorteilhafter Weise erfolgt bei den erfindungsgemäßen Verfahren die Aushärtung der Polyurethanharzzusammensetzung durch Einwirkung von aktinischer Strahlung, wie UV- Strahlung, Gamma- Strahlung oder Elektronenstrahlung und eine unabhängig ablaufende Polymerisation über eine Reaktion von OH-Gruppen mit den NCO-Gruppen. Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einesIn the process according to the invention, curing of the polyurethane resin composition by exposure to actinic radiation, such as UV radiation, gamma radiation or electron radiation, and an independent polymerization via a reaction of OH groups with the NCO groups are advantageously carried out. Another object of the present invention relates to a process for the preparation of a
Solarlaminats umfassend wenigstens eine Solarzelle mit einer Vorderseite, einer Rückseite und dort angeschlossenen Rückseitenkontakten, eine Glasscheibe sowie eine Rückseitenfolie, wobei das Verfahren die folgenden Schritte beinhaltet: a) Auftrag eines Klebstoffs auf die Rückseitenfolie und/oder die Rückseite der Solarzelle, b) Inkontaktbringen und Verkleben der Rückseite der Solarzelle mit der Rückseitenfolie, c) Durchführung der Rückseitenkontakte der Solarzelle durch die Rückseitenfolie, d) Auftragen einer wie vorstehend definierten strahlenhärtbaren Harzzusammensetzung auf die Vorderseite des nach Schritt c) erhaltenen Solarlaminats, e) Aushärtung der Harzzusammensetzung mittels aktinischer Strahlung, f) optional Schutz der nach e) erhaltenen plan verkapselten Zelle mit einer weiteren Frontseitenfolie oder Glasscheibe in einem Vakuumlaminierprozess und g) optional Schutz der nach e) erhaltenen plan verkapselten Zelle durch eine oder mehrere weitere Lack-Beschichtungen. A solar laminate comprising at least one solar cell having a front side, a rear side and rear contacts connected thereto, a glass pane and a backsheet, the method comprising the following steps: a) applying an adhesive to the backsheet and / or the back of the solar cell, b) contacting and bonding the back of the solar cell with the backsheet, c) applying the back contacts of the solar cell through the backsheet, d) applying a radiation curable resin composition as defined above to the front of the solar laminate obtained after step c), e) curing the resin composition by means of actinic radiation, f) optionally protecting the plan-encapsulated cell obtained according to e) with another front-side foil or glass pane in a vacuum lamination process and g) optionally protecting the plan-encapsulated cell obtained according to e) by one or more further lacquer coatings.
Bevorzugt wird die Rückseite der Solarzelle mit einer geeigneten präparierten bzw. nach gängigen Verfahren oberflächengereinigten, aktivierten, haftvermittelnd ausgerüsteten Rückseitenfolie oder Glasscheibe oder einem anderen stabilisierenden und gegen Umwelteinflüsse ausreichend abschirmendem Untergrund verklebt. Als Klebstoff eignen sich gängige temperatur- und witterungsstabile Klebstoffe wie zum Beispiel reaktive Schmelzklebstoffe, wärmeaktivierbare Klebstoffdispersionen aber auch PVA- und PSA-Klebstoffe auf Acrylat- oder Silikonbasis. Der Klebstoffauftrag kann dabei auf die Solarzelle oder auch auf die Folie bzw. den Untergrund erfolgen. Im Anschluss wird die Vorderseite des so erzeugten Aufbaus der Solarzelle mit der erfindungsgemäß verwendeten Zusammensetzung beschichtet, wobei diese eine plane oder gezielt strukturierte Fläche erzeugt. Die beschichtete Solarzelle wird im Anschluss mit aktinischer Strahlung, Elektronenstrahlung oder Wärme behandelt. Optional kann die so erhaltene Solarzelle mit einer Glasscheibe oder einer transparenten Folie zum Beispiel in einem Vakuumlaminierofen verklebt werden oder mit einer oder mehreren weiteren Lack-B eschichtung versehen werden . Zur vollständigen Aushärtung wird die so erhaltene verkapselte Solarzelle für 10-72h beiThe back side of the solar cell is preferably adhesively bonded to a suitably prepared, surface-cleaned, activated, adhesion-promoted rear-side film or glass pane or another stabilizing substrate that sufficiently shields against environmental influences. Common adhesives that are stable against temperature and weathering, such as reactive hot-melt adhesives, heat-activatable adhesive dispersions, but also acrylate- or silicone-based PVA and PSA adhesives, are suitable adhesives. The adhesive application can be done on the solar cell or on the film or the substrate. Subsequently, the front side of the structure of the solar cell produced in this way is coated with the composition used according to the invention, this producing a plane or deliberately structured surface. The coated solar cell is then treated with actinic radiation, electron radiation or heat. Optionally, the solar cell thus obtained can be glued to a glass pane or a transparent film, for example in a vacuum lamination oven, or provided with one or more further lacquer coatings. For complete curing, the thus obtained encapsulated solar cell for 10-72h at
Raumtemperatur gelagert. Für eine beschleunigte Aushärtung kann die Lagerung auch bei höheren Temperaturen bis 120°C erfolgen. Stored at room temperature. For accelerated curing, storage can also take place at higher temperatures up to 120 ° C.
In einer besonderen Ausführungsform wird die erfindungsgemäß verwendete Harzformulierung auch zur Verklebung der Solarzellenrückseite verwendet. Vorteilhaft gegenüber auschließlich radikalisch (UV) vernetzender Beschichtungen wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein geringerer Schrumpf sowie eine zuverlässige Aushärtung der Beschichtung auch in Schattenzonen erreicht, was besonders für die Langzeitbeständigkeit der Elemente wichtig ist da im Schattenbereich nicht gehärtete monomere Bestandteile zur Migration, Bläschenbildung und tendenziell Ablösung der Beschichtung neigen. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Solarlaminat, welches nach einem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbar ist. In a particular embodiment, the resin formulation used in the invention is also used for bonding the solar cell back. Advantageous compared to exclusively radically (UV) crosslinking coatings is achieved with the inventive method less shrinkage and reliable curing of the coating in shadow zones, which is particularly important for the long-term stability of the elements as in the shadow area non-cured monomeric components for migration, bubble formation and tendency Prone detachment of the coating. The present invention further relates to a solar laminate which can be produced by a method according to the invention.
Die Erfindung betrifft zudem ein Solarlaminat, das eine erfindungsgemäß verwendete Harzzusammensetzung enthält. The invention also relates to a solar laminate containing a resin composition used in the invention.
Beispiele: Examples:
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert: The present invention will be explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment:
Im Rahmen des Ausführungsbeispiels wurden die folgenden Chemikalien verwendet: In the context of the embodiment, the following chemicals were used:
Desmophen® C 1100: Linearer aliphatischer Polycarbonat-Polyester, Bayer Material Desmophen® C 1100: Linear aliphatic polycarbonate polyester, Bayer material
Science, Leverkusen (Deutschland),  Science, Leverkusen (Germany),
Desmolux® XP 2513: Ungesättigtes aliphatisches Urethanacrylat, Bayer Material Desmolux® XP 2513: Unsaturated aliphatic urethane acrylate, Bayer Material
Science, Leverkusen (Deutschland), Desmolux® VP LS 2396: Isocyanatfunktionelles Urethanacrylat, Bayer Material Science,  Science, Leverkusen (Germany), Desmolux® VP LS 2396: Isocyanate-Functional Urethane Acrylate, Bayer Material Science,
Leverkusen (Deutschland), IBOA: Isobornylacrylat, Evonik  Leverkusen (Germany), IBOA: isobornyl acrylate, Evonik
Irgacure® 2959: UV-Initiator, BASF AMEO® T Haftvermittler Evonik Irgacure® 2959: UV initiator, BASF AMEO® T adhesion promoter Evonik
Zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Harzzusammensetzung werden zunächst zwei unmittelbar vor der Anwendung miteinander zu vermischende Komponenten erzeugt. Die erste Komponente umfasst die folgenden Bestandteile: To prepare a resin composition according to the invention, first two components to be mixed together immediately before use are produced. The first component comprises the following components:
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Bei der Herstellung dieser ersten Komponente wird zunächst das Irgacure® 2959 im Isobornylacrylat (IBOA) gelöst und anschließend mit den übrigen Komponenten vermengt. In the preparation of this first component, the Irgacure® 2959 is first dissolved in isobornyl acrylate (IBOA) and then mixed with the other components.
Die zweite Komponente besteht nur aus dem isocyanatfunktionellen Urethanacrylat: Komponente Masse (g) Gew.% The second component consists only of the isocyanate-functional urethane acrylate: Component mass (g) wt.%
Desmolux® VP LS 2396 56,0 27,7 Desmolux® VP LS 2396 56.0 27.7
Zur Herstellung eines Solarlaminats werden die beiden Komponenten sorgsam miteinander vermengt und auf die Rückseitenfolie aufgetragen. Die so erhaltene Beschichtung wird aktinisch gehärtet. Anschließend wird die Solarzelle auf die Rückseitenfolie platziert, mit weiterer Harzformulierung eingegossen, wobei die Rückseitenkontakte der Solarzelle durch entsprechende in der Rückseitenfolie vorgesehene Ausschnitte hindurchgeführt werden. Auf diesen Schichtverbund wird die mit auf der zellenzugewandten Seite mit einem geeigneten Haftvermittler geprimerte Glasscheibe (z.b. mit Aminosilan (AMEO® T Evonik)) gelegt und wird anschließend in eine Vakuumlaminationsapparatur überführt, die vorhandene Luft evakuiert, um hierdurchTo produce a solar laminate, the two components are carefully mixed together and applied to the backsheet. The coating thus obtained is hardened actinically. Subsequently, the solar cell is placed on the backsheet, poured with further resin formulation, wherein the rear side contacts of the solar cell are passed through corresponding openings provided in the backsheet. The glass pane (for example with aminosilane (AMEO® T Evonik) which has been primed with a suitable adhesion promoter on the cell-facing side is placed on this layer composite and is then transferred to a vacuum lamination apparatus which evacuates the air present in order to
Lufteinschlüsse zwischen den Klebstoffschichten und den Bauelementen restlos zu entfernen und dann mit Hilfe einer UV-Bogenlampe zur Aushärtung gebracht. Air bubbles between the adhesive layers and the components to remove completely and then cured using a UV arc lamp.
Es wird nach der Aushärtung ein Solarmodul erhalten, welches eine gute mechanische Stabilität aufweist, widerstandsfähig gegen Witterungseinflüsse, und dabei einfach herzustellen ist. Das Solarmodul kann dabei auch in einem kontinuierlichen Verfahren erhalten werden. It is obtained after curing, a solar module, which has a good mechanical stability, resistant to weathering, and is easy to manufacture. The solar module can also be obtained in a continuous process.

Claims
Verwendung einer strahlenhärtbaren Harzzusammensetzung umfassend wenigstens eine isocyanatfunktionelle Verbindung, die wenigstens eine strahlenhärtende Gruppe ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Vinyl-, Propenyl-, Allyl-, Vinylether-, Maleinyl-, Fumaryl-, Maleinimid-, Dicyclopentadienyl-, Acrylamid- und (Meth)Acrylat-Gruppen aufweist, (Komponente A) und wenigstens ein Polyol (Komponente B) zur Herstellung von Solarlaminaten. Use of a radiation-curable resin composition comprising at least one isocyanate-functional compound having at least one radiation-curing group selected from the group consisting of vinyl, propenyl, allyl, vinyl ether, maleinyl, fumaryl, maleimide, dicyclopentadienyl, acrylamide and (meth ) Acrylate groups, (component A) and at least one polyol (component B) for the production of solar laminates.
Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die strahlenhärtbare Zusammensetzung wenigstens einen Initiator (Komponente E) aufweist. Use according to claim 1, characterized in that the radiation-curable composition comprises at least one initiator (component E).
Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die strahlenhärtbare Zusammensetzung wenigstens ein ungesättigtes Urethanacrylat, das keine Isocyanatgruppen trägt, (Komponente C) und wenigstens eine (Meth)Acrylatkomponente (Komponente D) aufweist. Use according to claim 1, characterized in that the radiation-curable composition comprises at least one unsaturated urethane acrylate which does not bear any isocyanate groups (component C) and at least one (meth) acrylate component (component D).
Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die isocyanatfunktionelle Verbindung (Meth)Acrylat-Gruppen aufweist. Use according to claim 1, characterized in that the isocyanate-functional compound comprises (meth) acrylate groups.
Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die isocyanatfunktionelle Verbindung, die wenigstens eine strahlenhärtende Gruppe ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Vinyl-, Propenyl-, Allyl-, Vinylether-, Maleinyl-, Fumaryl-, Maleinimid-, Dicyclopentadienyl-, Acrylamid- und (Meth)Acrylat-Gruppen aufweist, ein isocyanatfunktionelles Urethanacrylat ist. Use according to claim 1, characterized in that the isocyanate-functional compound containing at least one radiation-curing group selected from the group consisting of vinyl, propenyl, allyl, vinyl ether, maleyl, fumaryl, maleimide, dicyclopentadienyl, acrylamide and (meth) acrylate groups is an isocyanate-functional urethane acrylate.
Verwendung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass isocyanatfunktionelle Urethanacrylat eine NCO-Funktionalität von 0,Use according to claim 5, characterized in that isocyanate-functional urethane acrylate has an NCO functionality of 0,
8 bis 6 aufweist. 8 to 6.
Verwendung nach einem der vorstehend genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die strahlenhärtbare Harzzusammensetzung frei von organischen Lösungsmitteln mit einem Siedepunkt < 150 °C ist. Use according to one of the preceding claims, characterized in that the radiation-curable resin composition is free from organic solvents having a boiling point <150 ° C.
Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyol eine OH- Funktionalität von 1 bis 6 aufweist. Use according to claim 1, characterized in that the polyol has an OH functionality of 1 to 6.
9. Verwendung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das ungesättigtes Urethanacrylat, das keine Isocyanatgruppen trägt, (Komponente C), eine Doppelbindungsfunktionalität von 1 bis 6 aufweist. 9. Use according to claim 2, characterized in that the unsaturated urethane acrylate, which carries no isocyanate groups (component C), has a double bond functionality of 1 to 6.
10. Verwendung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das ungesättigtes Urethanacrylat, das keine Isocyanatgruppen trägt, (Komponente C), ein ungesättigtes aliphatisches Urethanacrylat ist. 10. Use according to claim 2, characterized in that the unsaturated urethane acrylate, which carries no isocyanate groups (component C), is an unsaturated aliphatic urethane acrylate.
11. Verwendung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die (Meth)Acrylatkomponente (Komponente D) ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus Isobornyl(meth)acrylat, Tetrahydrofufurylacrylat, 2-Ethyloctylacrylat, 2- Ethylhexylacrylat und Ethoxyethoxyethylacrylat. 11. Use according to claim 2, characterized in that the (meth) acrylate component (component D) is selected from the group consisting of isobornyl (meth) acrylate, tetrahydrofurfuryl acrylate, 2-ethyloctyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate and ethoxyethoxyethyl acrylate.
12. Verfahren zur Herstellung eines Solarlaminats umfassend wenigstens eine Solarzelle mit einer Vorderseite, einer Rückseite und dort angeschlossenen Rückseitenkontakten, eine Glasscheibe sowie eine Rückseitenfolie, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst a) Auftragen einer strahlenhärtbaren Harzzusammensetzung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11 auf die Rückseitenfolie und die Glasscheibe des Solarmoduls, 12. A method for producing a solar laminate comprising at least one solar cell having a front side, a rear side and rear contacts connected thereto, a glass pane and a backsheet, the method comprising the following steps a) applying a radiation-curable resin composition according to one or more of claims 1 to 11 on the backsheet and the glass of the solar module,
b) Aushärtung der Beschichtungen mittels aktinischer Strahlung  b) curing of the coatings by means of actinic radiation
c) Inkontaktbringen der Vorderseite der Solarzelle mit der auf der Glasscheibe erzeugten Harzschicht,  c) bringing the front side of the solar cell into contact with the resin layer produced on the glass pane,
d) Inkontaktbringen der Rückseite der Solarzelle mit der auf der Rückseitenfolie erzeugten Harzschicht,  d) contacting the back side of the solar cell with the resin layer formed on the back sheet,
e) Durchführung der Rückseitenkontakte der Solarzelle durch die Rückseitenfolie, f) Einbringen des so erzeugten Schichtverbundes in einen Vakuumlaminator zur Entfernung eingeschlossener Luft und  e) carrying out the rear side contacts of the solar cell through the backsheet, f) introducing the layer composite thus produced into a vacuum laminator to remove trapped air and
g) Teilaushärtung der verbliebenen Isocyanat und OH Funktionalitäten der Harzzusammensetzung in dem Vakuumlaminator unter vermindertem Atmosphärendruck, damit effektive Verklebung von Vorder- und Rückseite des Solarelements und Verkapselung der Solarzelle.  g) partial curing of the remaining isocyanate and OH functionalities of the resin composition in the vacuum laminator under reduced atmospheric pressure, thus effective bonding of the front and back of the solar element and encapsulation of the solar cell.
13. Verfahren zur Herstellung eines Solarlaminats umfassend wenigstens eine Solarzelle mit einer Vorderseite, einer Rückseite und dort angeschlossenen Rückseitenkontakten, sowie eine Rückseitenfolie, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst a) Auftragen einer strahlenhärtbaren Harzzusammensetzung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11 auf die Rückseitenfolie des Solarmoduls, b) Aushärtung der Beschichtungen mittels aktinischer Strahlung c) Inkontaktbringen der Rückseite der Solarzelle mit der auf der Rückseitenfolie erzeugten Harzschicht, d) Durchführung der Rückseitenkontakte der Solarzelle durch die Rückseitenfolie, e) Auftragen einer strahlenhärtbaren Harzzusammensetzung auf die Vorderseite des nach Schritt d) erhaltenen Solarlaminats, f) Inkontaktbringen der Vorderseite der Solarzelle mit der Glasscheibe, g) Einbringen des so erzeugten Schichtverbundes in einen Vakuumlaminator ,und h) Teilaushärtung der verbliebenen Isocyanat- und OH- Funktionalitäten der Harzzusammensetzung in dem Vakuumlaminator unter vermindertem Atmosphärendruck und i) nach Austrag aus dem Laminator Aushärtung der verbliebenen Doppelbindungen der erfindungsgemäßen Harzzusammensetzung durch aktinische Strahlung durch die mit radikalisch reaktiven Gruppen geprimerte Frontglasscheibe und j) Verklebung der Glasscheibe mit der Harzmatrix und Verkapselung der Solarzelle. 13. A method for producing a solar laminate comprising at least one solar cell having a front side, a back side and rear side contacts connected thereto, and a backsheet, the method comprising the following steps a) applying the radiation-curable resin composition according to one or more of claims 1 to 11 to the backsheet of the solar module, b) curing the coatings by means of actinic radiation c) contacting the back of the solar cell with the resin layer formed on the backsheet, d) performing the backside contacts of E) applying a radiation-curable resin composition to the front side of the solar laminate obtained according to step d), f) bringing the front side of the solar cell into contact with the glass pane, g) introducing the layer composite thus produced into a vacuum laminator, and h) partial curing of the remaining ones Isocyanat- and OH- functionalities of the resin composition in the vacuum laminator under reduced atmospheric pressure and i) after discharge from the laminator curing of the remaining double bonds of the resin composition according to the invention by actinic radiation through the mi t radically reactive groups primed front glass pane and j) bonding of the glass pane with the resin matrix and encapsulation of the solar cell.
14. Verfahren zur Herstellung eines Solarlaminats umfassend wenigstens eine Solarzelle mit einer Vorderseite, einer Rückseite und dort angeschlossenen Rückseitenkontakten, sowie eine Rückseitenfolie, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst a) Auftrag eines Klebstoffs auf die Rückseitenfolie und/oder die Rückseite der Solarzelle, 14. A method for producing a solar laminate comprising at least one solar cell having a front side, a rear side and rear side contacts connected there, and a rear side film, the method comprising the following steps: a) application of an adhesive to the backsheet and / or the back side of the solar cell,
b) Inkontaktbringen und Verkleben der Rückseite der Solarzelle mit der Rückseitenfolie,  b) contacting and bonding the back of the solar cell with the backsheet,
c) Durchführung der Rückseitenkontakte der Solarzelle durch die Rückseitenfolie, d) Auftragen einer strahlenhärtbaren Harzzusammensetzung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11 auf die Vorderseite des nach Schritt erhaltenen Solarlaminats,  d) applying the radiation-curable resin composition according to one or more of claims 1 to 11 to the front side of the solar laminate obtained after step,
e) Aushärtung der Harzzusammensetzung mittels aktinischer Strahlung,  e) curing of the resin composition by means of actinic radiation,
f) optional Schutz der nach e) erhaltenen plan verkapselten Zelle mit einer weiteren Frontseitenfolie oder Glasscheibe in einem Vakuumlaminierprozess und g) optional Schutz der nach e) erhaltenen plan verkapselten Zelle durch eine oder mehrere weitere Lack-B eschichtungen. f) optionally protecting the plan encapsulated cell obtained according to e) with another front sheet or glass pane in a vacuum lamination process and g) optional protection of the plan encapsulated cell obtained according to e) by one or more further lacquer coatings.
Solarlaminat hergestellt nach einem Verfahren gemäß Anspruch 12 oder 13 oder 14. Solar laminate produced by a process according to claim 12 or 13 or 14.
Solarlaminat enthaltend eine Harzzusammensetzung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11. A solar laminate containing a resin composition according to one or more of claims 1 to 11.
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